高碾壓混凝土拱壩仿真分析方法研究.pdf

1、隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外修建的碾壓混凝土拱壩越來(lái)越多，并且在向規(guī)模大的高拱壩發(fā)展。其中設(shè)計(jì)和施工中的許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。并且一種新工程技術(shù)的進(jìn)步不僅需要新材料、新工藝的改進(jìn)，更需要發(fā)展和它相適應(yīng)的新結(jié)構(gòu)、仿真理論和新的計(jì)算設(shè)計(jì)方法。在碾壓混凝土筑壩技術(shù)理論中，施工期及運(yùn)行期的混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)和徐變應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算分析、接縫模擬與布置、溫控分析以及溫度荷載計(jì)算是一項(xiàng)重要的課題。為了降低溫度應(yīng)力，不得不在高碾壓混凝土拱壩中設(shè)置

2、橫縫和誘導(dǎo)縫。分縫設(shè)計(jì)是高碾壓混凝土拱壩設(shè)計(jì)和施工的重要一環(huán)。合理的分縫能保證壩體的安全和施工的速度，減少施工工期。 目前仿真分析計(jì)算存在著計(jì)算規(guī)模大、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，計(jì)算方法有待進(jìn)一步的完善和發(fā)展，使其能夠盡可能地模擬實(shí)際施工過(guò)程和外界因素，解決精度和效率的矛盾，力求計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際。本文采用大型通用程序法進(jìn)行仿真分析，即是以大型通用有限元軟件為平臺(tái)，通過(guò)編制接口程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將其應(yīng)力分析與瞬態(tài)熱分析的有關(guān)功能

3、加以綜合，編制出拱壩溫度應(yīng)力的仿真分析計(jì)算程序。這種方法是一種新的仿真分析方法，其編制程序簡(jiǎn)便、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確、通用性強(qiáng)，比一般方法更具優(yōu)越性。 本文結(jié)合正在修建的目前世界上最高的碾壓混凝土拱壩——云南省宣威市的萬(wàn)家口子拱壩，主要進(jìn)行了以下研究工作： (1)研究大型通用程序中的時(shí)間步長(zhǎng)與溫度應(yīng)力的關(guān)系，對(duì)不同的時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行溫度場(chǎng)和徐變應(yīng)力場(chǎng)的仿真計(jì)算，比較各個(gè)計(jì)算結(jié)果的異同，得出時(shí)間步長(zhǎng)與溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)

4、律。(2)研究大型通用程序的分區(qū)異步長(zhǎng)算法，對(duì)通長(zhǎng)時(shí)間步長(zhǎng)的仿真計(jì)算方法進(jìn)行完善和發(fā)展，使其能夠適應(yīng)高拱壩計(jì)算規(guī)模大的特點(diǎn)。 (3)研究大型通用程序的并層算法，突破以往有限元模型不變的算法，實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算的時(shí)間域和空間域的改變，解決精度和效率的矛盾。 (4)利用等效強(qiáng)度模型和接觸非線(xiàn)性理論，對(duì)萬(wàn)家口子碾壓混凝土拱壩進(jìn)行不同的分縫設(shè)置，并應(yīng)用大型通用程序?qū)ζ溥M(jìn)行仿真分析計(jì)算，比較各方案的溫度場(chǎng)和徐變應(yīng)力場(chǎng)的變化過(guò)程，總