分享到:

高拱坝开裂分析及安全评价

拱坝的开裂分析和安全评价是极其复杂但又非常有意义的课题,本文以拱坝及其周围的岩体为研究对象,建立了这一系统的随机力学模型,分析高拱坝的效应场,并对拱坝是否开裂破坏、沿什么样的轨迹破坏、沿这种轨迹破坏的概率多大、拱坝彻底破坏(溃坝)的概率多大等一系列问题进行研究。对混凝土的本构关系采用线弹性和非线弹性两种,对于非线弹性本构关系采用全量法求解,在三维应力状态下按N.S.Ottosen(1979)提出的三维本构模型,而其中的非线性指标按江见鲸的方法计算,在二维应力状态下用Sargin的应力应变全曲线本构模型,非线性指标按H.Kupfer和K.H.Gerstle的方法计算。在一维应力状态下直接用Sargin.M(1971)提出的单轴受压的应力应变模型。对拱坝点的破坏根据其应力状态决定其破坏类型,把破坏类型分为三维破坏、二维破坏和一维破坏,三维破坏又分为拉断、片状劈裂、柱状破坏、斜剪破坏和挤压流动五种类型,三维破坏后可能转化为二维破坏、一  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

蓄水期和运行期库盆变形机制及对高拱坝安全的影响

目前我国高拱坝逐步进入蓄水期和运行期。锦屏一级、溪洛渡等高拱坝的蓄水过程引发了显著的库盆变形,蓄水完成后仍有持续的谷幅收缩,影响高拱坝当前工作性态和长期安全状况。拱坝设计方法中关于库盆变形的影响尚未有系统性的评价标准。本文研究了蓄水初期裂隙岩体变形机制,初步解释了谷幅收缩等库盆变形现象,并提出了基于极限分析思想的高拱坝长期稳定性评价方法。主要工作和创新性成果如下:(1)将变形加固理论拓展到含多裂纹结构体的稳定性分析,采用塑性余能评价整体稳定性,采用不平衡力分析裂纹起裂、贯通、破坏的过程。开展了含预置裂纹试块受压破坏和高拱坝超载破坏的数值研究,并与模型试验结果进行对比,分析了拱坝坝踵开裂以及坝身裂缝扩展的可能性。对比结果验证了该方法在拱坝稳定性和开裂破坏分析中的有效性,为蓄水期和运行期的高拱坝安全评价提供了理论基础。(2)总结了高拱坝蓄水期库盆变形规律和常规有限元计算难以模拟的原因。在弹塑性模型屈服条件中考虑静水压力作用,并应用于...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

特高拱坝开裂分析方法与应用

开展特高拱坝的开裂分析对水工结构优化设计具有重要的工程意义。本文结合溪洛渡、小湾两座特高拱坝,采用精细有限元分析、模型试验分析、工程类比分析和反分析四种方法对特高拱坝设计、施工中遇到的开裂问题展开研究,主要研究内容如下:(1)结合国内外典型的特高拱坝开裂实例,总结了特高拱坝开裂的不同分类标准和开裂机制;通过归纳比较目前高拱坝开裂分析的主要方法的优缺点,论证了采取多种方法对特高拱坝开裂问题进行研究的必要性。(2)结合溪洛渡工程,建立单元总数超过300万以上的精细网格模型,利用DFPA(Dam Failure Process Analysis)软件对大坝进行三维非线性有限元开裂分析,模拟了大坝在超载作用下的开裂破坏过程。(3)结合小湾工程,通过对四次三维地质力学模型试验的对比分析研究了小湾拱坝在超载作用下开裂破坏机制,以及有缝大坝对大坝整体安全度的影响。(4)通过对溪洛渡与小湾高拱坝的基本特征、温控措施、拱冠梁和有限元分析结果详细类...  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

界面元法的开裂和损伤梯度模型及其工程应用

拱坝—地基系统稳定分析中对坝肩破坏的研究至关重要,而目前广泛采用的有限元法不能够有效地模拟岩石基础中断层、节理等薄弱面的不连续特性。基于此,本文引入界面元数值方法,以模拟岩基中的不连续界面,并对坝肩稳定及岩体的开裂扩展加以研究。主要内容包括:1.为了模拟岩石类材料在复杂受力条件下的裂纹扩展,本文除了应用Mohr-Coulomb准则和最大拉应力准则外,还在模拟复合型裂纹特征方面提出以能量释放率准则作为开裂判据,并且根据界面元方法中开裂集中于界面的特点,提出了双材料界面开裂的处理方法,尝试对岩体中的断层等不连续面的材料特性和开裂特征进行模拟。2.将损伤模型引入界面元方法中,模拟了材料屈服后实际承载力逐渐弱化的过程,并研究了岩石类材料中的破坏准则及分析方法。3.讨论了非线性计算中界面元方法的网格依赖性问题,在损伤模型的基础上,引入了损伤梯度的方法,将非局部等效应变作为单元位移之外的另一未知量引入基本方程中,从而构造了损伤梯度模型的界面...  (本文共156页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

拱坝优化的整体连续性模型

本文以结构优化设计理论、有限元结构分析理论和数值方法、结构多目标优化理论等为基础,在国内外研究成果基础上,充分考虑拱坝体形特点和受力特性,对拱坝优化线性模型的若干问题进行了探讨和研究,具体作了以下方面的研究工作:1.在参考国内外学者所建立的不同拱坝优化模型的基础上,通过仔细分析和研究拱坝体型以及受力特点,以含有13个待定系数的二元多项式函数来表征拱坝坝面形状,通过上、下游坝面坐标值的差异来确定各个位置的拱坝厚度,并最终由上、下游坝面方程中的26个待定系数(设计变量)确定了拱坝的整体形状,从而实现了拱坝优化线性模型的建立。因为本文所建立的优化模型为设计变量的线性表达,所以可以方便的获得蕴含在坝面方程中的多种解析信息,比如坝面的光滑性、凸性以及进一步的光顺性等。从而避免了非线性优化模型所面临的计算量大、收敛慢、精度低等诸多困难。拱坝体型的线性优化,要求所有的约束条件必须是设计变量的线性函数,作者基于本文提出的线性模型以及所建立的坐标...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

河海大学
河海大学

拱坝开裂分析及拉应力控制方法研究

本文针对拱坝开裂分析以及拉应力控制标准研究过程中遇碰到的一系列问题进行了深入研究,主要研究内容如下:(1)混凝土应变空间破坏准则。研究建立在应变空间上的四参数混凝土破坏准则,与已有应力空间准则和收集到的试验成果进行了比较,说明该准则的有效性。(2)混凝土损伤模型。提出了一种新的用于各向同性损伤模型的四参数等效应变。研究采用该等效应变结合的损伤模型在描述对多轴应力状态下混凝土本构关系的实用性。(3)单点位移控制法多节点比例加载方法。采用单点位移控制法多节点比例加载对混凝土结构进行加载,研究其模拟结构非线性加载全过程的可行性。(4)嵌入不连续模型在软弱结构面的初步应用。对嵌入不连续模型进行了初步研究,并将其运用于对含有软弱结构面的岩体的分析,比较了嵌入不连续模型与常规实体有限单元分析方法的结果,分析将嵌入不连续模型运用于求解软弱结构面问题的可行性以及其存在的难点。(5)局部网格加密方法。提出一种局部网格加密方法,根据单元损伤值的大小...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

河海大学
河海大学

考虑坝体—库水—地基相互作用的有横缝拱坝地震响应分析

混凝土拱坝在施工过程中为了施工方便和温度应力控制的需要,坝体通常分段浇筑,各坝段间横向设置伸缩缝。在地震荷载作用下横缝的张开、闭合和滑移过程会显著地引起坝体拱向应力的释放和导致应力从拱向向梁向的调整和重新分布,对高拱坝的地震响应有着重大影响。对高拱坝的抗震安全性评价具有重要意义的另外两个影响因素是坝体和库水的动力相互作用以及无限地基的辐射阻尼效应。本文的目的是建立一套能够综合考虑影响拱坝地震响应的三个重要因素的拱坝非线性地震反应数值分析方法,其主要研究内容如下:1、针对有横缝高拱坝的非线性静、动摩擦接触问题,提出一种新的接触算法—有限元混合法。该方法将作用在接触体上的力系分解为外力和接触缝面上的接触力,把接触体的位移和接触界面上的接触力作为混合变量,其中以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在接触面上进行,将复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,同时进行接触状态和接触...  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>