竹篙滩浆砌石空腹重力坝有限元分析

竹篙滩坝型选用浆砌石空腹重力坝,这对减少坝基扬压力及改善坝基应力有利,也可以减少工程投资;同时将砌渣作为空腹填料处理,可以相对增大坝体重量,对抗滑稳定有利。但空腹重力坝坝体本身应力比较复杂,尤其在空腔周围容易出现拉应力。因此,本文在考虑坝体和坝基接触部位的处理方式影响以及空腹填料和坝体接触部位的模拟等情况的基础上,应用大型有限元软件ANSYS,对溢流坝段的应力状况及抗滑稳定性进行了平面有限元计算分析,为坝型进一步优化提供参考依据。     

基于性能控制的重力坝正常使用监控指标研究

监控指标是快速评价大坝性态的关键因素，对于监控和保证大坝安全运行及评价大坝真实工作性态具有重要意义。本文首次将基于性能的设计理念引入到大坝安全监控指标的拟定中，将大坝性能水平分成若干水准，选取能够真实反映大坝性能水准的性能控制指标，并考虑荷载及材料参数变量的不确定性，运用可靠度理论求得随机变量验算点值，将性能控制指标与变形监控指标联系起来，拟定大坝变形监控指标，精确反映出大坝真实的工作性态。本文以某重力坝为例演示基于性能控制的重力坝正常使用监控指标的拟定过程，分析研究成果表明重力坝正常使用性能监控指标拟定方法的有效性和可行性。     

软基上混凝土重力坝设计与处理

坝体结构稳定及坝基防渗很大程度上影响着工程安全及预期效益。本文阐述混凝土重力坝,对软基上混凝土重力坝设计与处理对策展开探究,旨在为如何促进软基上混凝土重力坝建设的有序开展研究适用提供一些思路。     

考虑基岩蠕变特性的重力坝深层抗滑稳定性分析

对于坝址岩性软弱的重力坝,其基岩的蠕变特性导致地基应力随时间不断调整,目前采用的弹塑性计算无法得到坝体的长期深层抗滑稳定性。通过典型算例,分别采用基于Cvisc模型的考虑蠕变的强度折减法以及常规的弹塑性强度折减法进行深层抗滑稳定计算,并对结果进行比较。结果表明,考虑基岩的蠕变特性时,重力坝的深层抗滑稳定安全系数偏小,而坝体失稳时的特征点位移值偏大。当重力坝的基岩较软,蠕变特性较明显时,必须充分考虑基岩的蠕变特性对坝体深层抗滑稳定性的影响。     

基于性能的重力坝设计指标选择

介绍了基于性能的设计方法的发展与应用,对重力坝性能指标进行了初步探索.对坝体裂缝与重力坝性能的关系进行了讨论,并分析认为裂缝是致使重力坝性能降低的主要因素与表现形式.介绍了三种性能指标,并对三种指标各自的优劣进行了探讨.基于上述分析,提出使用坝顶下游侧水平位移作为重力坝的性能指标,并结合实例对这一指标的合理性进行了详细探讨.最后,探究了位移性能指标的改进方式.     

关于重力坝坝基浮托力计算方法的探讨

本文通过对重力坝坝体在下游水压力作用下的受力情况分析,重点阐述了坝基浮托力的计算,改进了用阿基米德原理计算坝基浮托力的方法,研究并使用了按有效渗径法计算重力坝坝基浮托力。把溢洪道渲泄设计(或校核)洪水历时的长短,坝下游水深的大小及坝基岩石渗透性能强弱等因素对浮托力大小的影响,进行了足量的分析研究,并应用到工程设计实际中去。应用这种计算方法,可以减少作用在坝基相压力的值,对于保持坝体稳定,减少坝体工程量,节省工程投资等方面都将起到良好的作用。     

hardfll坝坝基弹模的变化对坝体

为了了解hardfill坝的发展状况,并且研究hardfill坝在不同的建基面状况下的坝体应力的分布规律,本文通过变化地基的弹性模量的大小、地基的均质条件及倾斜度,运用有限元软件计算,得出了坝踵、坝趾的应力变化规律,指出了hardfill坝体相对与重力坝的优势之一是对地基基础的灵活的适应性,得到了坝体不宜修建在不均质的地基基础之上,避免修建在软基上的结论。     

基于振型分解反应谱法的重力坝三维有限元动力分析

重力坝的抗震特性是大坝安全的一个重要指标,在对某重力坝中孔坝段进行三维有限元静力分析的基础上,采用子空间迭代法对大坝进行模态分析,分析其自振特性,获取自振频率、自振周期及结构振型;并采用振型分解反应谱法进行动力计算,分析大坝的地震动力响应及其规律;最后按照"强度最不利应力叠加原则"将静态荷载和动态荷载作用下的反应进行组合,分析了坝体的综合反应。     

腊寨水电站混凝土重力坝运行期应力分布仿真计算

为了研究重力坝运行期各工况应力分布情况,以腊寨水电站混凝土重力坝为研究对象,通过非线性弹塑性有限元法进行重力坝运行期各工况应力分布仿真计算,同时采用《混凝土重力坝设计规范》(NB/T 35026—2014)计算并与有限元计算结果进行对比分析.结果表明各静态工况中,最大拉应力和压应力均发生在溢流表孔坝段模型下的正常蓄水位工况,最大拉应力为2.82 MPa,作用位置为坝踵周围,最大压应力为2.51 MPa,作用位置为下游坝趾处,而挡水坝段的压应力值为1.84 MPa,作用位置在洞室周围;各抗震工况中,最大拉应力发生在挡水坝段模型下的"正常+地震"工况,其值为4.01 MPa,作用位置为闸墩与溢流面结合处周围,超出了混凝土的动态强度,需要对其进行配筋;最大压应力发生在冲沙孔坝段模型下的"正常+地震"工况,其值为3.25 MPa,作用位置为边墙周围,小于混凝土的抗压强度.有限元计算比《混凝土重力坝设计规范》计算得到的应力小,能基本反映结构实际受力情况,据其选定的混凝土结构为较优结构.     

沥青混凝土挂板防渗在水库除险加固工程中的应用

沥青混凝土挂板主要应用于混凝土重力坝渗漏加固处理,是利用沥青混凝土作为防渗层,外挂预制混凝土板保护,具有防渗效果好、抗收缩能力强、适应温度变化、施工工艺简单等优点。大连市大西山水库、北大河水库、龙王塘水库混凝土重力坝均始建于二三十年代,坝体混凝土老化,坝体伸缩缝和水平施工缝处有渗漏现象,采用沥青混凝土挂板进行防渗处理后渗漏问题得到了彻底解决。本文详细地介绍了沥青混凝土挂板设计构造要求、沥青混凝土的技术指标和配合比,以及锚筋安装、混凝土预制板安装、沥青混凝土搅拌和浇筑的施工方法。     

基于ANSYS的混凝土坝优化设计

根据混凝土坝的几何特征和设计要求确定优化设计变量、约束条件和目标函数,提出基于ANSYS软件的参数化设计语言（APDL）来编制程序,以实现混凝土坝的有限元体形优化设计。不同坝体都有反映其几何形状的特征参数,把这些特征参数作为设计变量,在有限元程序中由这些设计变量和一些已知参数建立坝体和相应地基的有限元模型,并把坝体体积作为目标函数,然后调用ANSYS软件的优化模块,以有限元模型为基础,根据约束条件不断对设计变量进行调整计算,直到坝体体积最后收敛于某一极小值,此时这一目标函数所对应的设计变量即为最优解,从而实现混凝土坝的体形优化设计。在实例中按照这种设计思路,分别对重力坝和拱坝进行了优化设计,计算结果表明该优化设计方法直观、合理。     

1m扬程圬工泵站研究与推广

通过对该市圬工泵站的研究,阐述了圬工泵站建设中有关进水流道与泵体结构等的改造方法;并且通过对圬工泵站经济效益的一般计算,说明了低扬程的圬工泵站具有较好的使用价值,值得平原低洼地区推广。     

合面狮大坝裂缝成因分析

合面狮大坝为混凝土宽缝重力坝，于1970年动工，是边设计，边施工的工程。2003年8月下旬对大坝进行安全检测时发现：溢流面上有很多沿坝轴线方向的裂缝，裂缝深度大于2m；中墩上均存在铅直贯穿性裂缝。这些裂缝的存在，破坏了大坝的整体性，严重影响着大坝的安全运行。采用大型有限元软件ANSYS，对4#坝段进行分析，探讨溢流面裂缝成因，为大坝加固处理提供依据。     

冲砂底孔布置在溢流表孔下方的重力坝的泄流能力分析

重力坝的溢流表孔和冲砂底孔在受到河道宽度限制时,可以将冲砂底孔布置在溢流表孔下方,这种布置其过坝水流运动特性,同时泄流时的泄量,水面线和出口消能特性都会发生变化。本文结合实际工程,通过水工模型试验,对表、底孔单独泄流和同时泄流时的水力特性及其变化进行研究,发现底孔的泄量有所下降,下游冲坑深度有所增加,并且底孔内的水流运动情况也受到一定影响。     

复合坝型坝体施工单一仿真模型研

针对不同坝型坝体的施工特点以及统一模拟的必要性要求，提出了一种采用施工单元构建复合坝型坝体施工的仿真模型。根据代数拓扑中单形和复形以及平面几何中的相关定义，给出了一种以点描述形体形成形体轮廓的算法。该算法有利于形体的透视图、轮廓图和三维图形的生成，进而可以实现各种坝型的统一形体描述。最后，应用编辑的相应软件对某航电枢纽工程的复合坝型坝体施工进行模拟仿真，应用结果分析表明：本研究提出的方法是有效可行的。     

基于Kriging模型的重力坝结构优化

为解决优化算法与有限元分析直接结合对坝体结构进行优化带来的计算量大、效率低的问题,以某混凝土重力坝非溢流坝段为分析对象,分别构建坝体安全系数、横断面最大宽度及横断面面积Kriging模型;结合遗传算法,以坝体横断面面积最小为优化目标对坝体进行优化。在此基础上,应用功能梯度材料思想对最优断面材料分区,使坝体关键部位应力分布更加合理。研究结果表明:(1)Kriging模型的计算精度满足工程设计要求,基于Kriging模型的优化算法较原算法大幅度缩短优化时间;(2)优化后坝体断面面积减小14.02%;(3)坝踵处采用弹性模量为14 GPa混凝土,坝趾处采用弹性模量为25.5 GPa混凝土且弹性模量梯度不大于11.5 GPa,有利于坝体应力分布,具有一定的工程应用价值。     

重力坝系统可靠度及敏感性研究

以重力坝的可靠度、敏感性及相关性为研究对象,重点考察坝趾压坏、坝踵拉裂、沿建基面滑动三种破坏模式。首先将四种改进及新提出的算法引入至重力坝的构件可靠度计算中,通过蒙特卡罗模拟法对计算精度进行了验证,探讨了四种算法在坝体可靠度计算中的适用性;接着研究了三种功能函数对各随机变量的敏感性,包括分布参数的敏感性和随机变量对极限状态方程的敏感性,通过引入四种重要性度量指标,得出了显著影响三种功能函数的随机变量;定量确定了三种功能函数（失效模式）之间的相关系数;最后,通过三种功能函数相关系数大小,得出重力坝的体系可靠度及其失效概率。     

渡槽排架立柱截面尺寸的拟定

一、问题的提出在农田水利工程中,渡槽是一种应用很广泛的输水建筑物,排架又是渡槽常用的支承结构形式。对于中小型渡槽工程,排架的工程量往往占整个渡槽的50%以上,设计计算也比较繁琐。因此,在设计中恰当拟定排架截面尺寸,对节省工程造价,减少计算工作量是极为重要的。以往在设计时,排架立柱截面纵向尺寸 b 取排架高度 H 的1/20～     

垫层浇筑完工后停工时长对坝体温

水利水电混凝土坝工程施工过程中，经常由于基坑开挖、导截流施工、固结灌浆施工及其它不可见因素，导致垫层混凝土浇筑完工后停工数日。针对金安桥碾压混凝土重力坝8号厂房坝段在垫层浇筑完工后停工时长不同的情况下，利用三维有限元分析方法对坝体温度和温度应力进行敏感性分析，结果表明，停工时间越长，对坝体的温控防裂越不利，越容易产生裂缝，从而提出了减少停浇时间甚至不停工，即间歇3d进行施工的建议，而且此方案能缩减工期。     

热带高温地区碾压混凝土重力坝温控措施

为了研究在高温环境下浇筑大坝混凝土时,控制浇筑温度和通冷却水等常用温控措施的效果、探索适用于高温施工环境的温控措施,利用有限元法对某一位于热带高温地区的碾压混凝土重力坝进行了施工期和运行期的全过程温度场和温度应力场仿真计算,对比分析了不同冷却水水温和浇筑温度下的坝体温度场和温度应力场.计算结果表明,坝体温度应力受浇筑温度和冷却水水温影响较大,将坝体基础约束区的浇筑温度从25℃降低到23℃、冷却水水温从20℃降低到15℃时,坝体最高温度从36.9℃降低到了34.6℃、最大温度应力从1.64MPa降低到了1.40MPa,此结果满足该大坝温控防裂要求.由此可见,在高温地区建混凝土坝时,在相对较高的浇筑温度和冷却水水温的施工条件下,坝体的温度和温度应力可得到有效控制.研究成果对简化温控措施、缩短工期、减少投资有重要参考意义.