分區(qū)混凝土重力壩的優(yōu)化研究.pdf

1、重力壩是一種非常重要的水工建筑物。在水壓力及其他荷載作用下，重力壩主要依靠由壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求，依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由水壓力引起的壩踵拉應(yīng)力。對(duì)重力壩進(jìn)行應(yīng)力分析的目的是為了檢驗(yàn)大壩在施工期和運(yùn)行期各部分是否滿足強(qiáng)度要求，尤其是壩踵處的拉應(yīng)力是否滿足混凝土的抗拉強(qiáng)度要求，同時(shí)也是為研究、解決設(shè)計(jì)和施工中的某些問題，如壩體混凝土分區(qū)和某些部位的配筋等提供依據(jù)。
　　 當(dāng)混凝土重力壩由同一種混凝土材料組成時(shí)

2、，在水壓力作用下，壩體各部分的應(yīng)力分布很不均勻，壩踵附近容易出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，壩趾附近容易出現(xiàn)較大的壓應(yīng)力。相應(yīng)的最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力是大壩設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。如何控制壩踵最大拉應(yīng)力與壩趾最大壓應(yīng)力一直是重力壩設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。以往在設(shè)計(jì)和施工混凝土重力壩時(shí)，實(shí)際上也對(duì)混凝土進(jìn)行了分區(qū)，在不同區(qū)采用不同標(biāo)號(hào)的混凝土，但沒有就減小壩踵附近的拉應(yīng)力和壩趾附近的壓應(yīng)力進(jìn)行優(yōu)化研究。本文把功能梯度材料的思想引入重力壩中，在壩體不同區(qū)域應(yīng)用不同彈性

3、模量的混凝土材料，使其具有功能梯度的特性，進(jìn)而可以改善重力壩壩體應(yīng)力分布情況，從而達(dá)到減小壩踵附近拉應(yīng)力和壩趾附近壓應(yīng)力的目的。通過ANSYS有限元軟件對(duì)多種分區(qū)方案的重力壩進(jìn)行應(yīng)力分析，比較各種分區(qū)情形下壩體關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力大小，找出最合理的分區(qū)方案。通過比較分析可知，在壩踵附近區(qū)域采用彈性模量較小的混凝土材料，可以使壩踵的拉應(yīng)力大大減小，這樣改善了壩體應(yīng)力分布情況，提高了結(jié)構(gòu)的承載力，對(duì)壩體的安全有利，進(jìn)而可以減少工程量，降低工程成本，