高壩與基巖時變效應(yīng)的正反分析方法及其應(yīng)用.pdf

1、本文針對在水壓和溫度等荷載作用下壩體和基巖變形表現(xiàn)出明顯的時效性，以及水利工程的復(fù)雜性，壩體和基巖本構(gòu)模型和參數(shù)具有不確定性等問題，研究了高壩與基巖的時變效應(yīng)分析模型和方法，同時還研究了混凝土、巖石一類材料本構(gòu)關(guān)系的模型優(yōu)選和參數(shù)反演，探討了區(qū)間正反分析方法及其應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合大壩安全監(jiān)測資料，通過對龍羊峽大壩進行時變正反分析，從力學機理上解析了龍羊峽大壩拱冠梁徑向時效位移在2530m～2610m高程向上游變形的“疑點”。

2、 具體研究內(nèi)容如下： (1)研究了高壩與基巖的時變效應(yīng)及其力學特性，根據(jù)工程材料的時變特性采用不同的時變模型進行模擬；深入研究了應(yīng)力張量、應(yīng)力偏量和球應(yīng)力狀態(tài)下的線性粘彈性有限元計算式，得到了當應(yīng)力張量引起的粘性變形規(guī)律與應(yīng)方偏量和球應(yīng)力分別引起的粘性變形規(guī)律相同時的粘性系數(shù)關(guān)系式。 (2)探討了薄層單元的基本假設(shè)和簡化，認為可通過橫觀各向同性體本構(gòu)方程采用合理簡化得到薄層單元的本構(gòu)方程；基于Marc軟件開發(fā)了薄層單元蠕

3、變程序，并進行了算例驗證。 (3)依據(jù)常荷載下的彈-粘塑性問題有限元分析時，當所有應(yīng)變率均為零時得到的是不考慮粘滯體的彈塑性解，提出了彈-粘塑性模型優(yōu)選兩步法。 (4)研究了現(xiàn)有文獻報導(dǎo)的幾種區(qū)間有限元算法，指出基于單元的區(qū)間算法與區(qū)間參數(shù)攝動法在推導(dǎo)位移離差計算式時使用了區(qū)間運算的分配律。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了較嚴謹?shù)膮^(qū)間參數(shù)攝動法計算公式。 (5)首次將區(qū)間分析方法應(yīng)用于粘彈性問題和彈塑性問題的分析。推導(dǎo)了粘彈性

4、問題和彈塑性問題的區(qū)間參數(shù)攝動法計算公式，研制了相應(yīng)的區(qū)間有限元程序。提出了區(qū)間參數(shù)單調(diào)性優(yōu)化反分析法；同時提出可利用區(qū)間數(shù)的概念合理解決監(jiān)控模型分離分量相關(guān)性的問題。 (6)研究了龍羊峽重力拱壩徑向時效分量的特性：提出了大壩和基巖粘彈性參數(shù)反演三步法。采用所提出的三步法對龍羊峽大壩壩體和基巖的敏感性參數(shù)進行了反演。通過時變正反分析，從力學機理上解析了龍羊峽大壩拱冠梁徑向時效位移在2530m～2610m高程向上游變形的“疑點”。