基于有限元与尖点突变理论的拱坝整体安全性研究

发布时间：2019-07-21 07:34

【摘要】：拱坝是水工建筑物中一种重要的坝型，相对于其他坝型而言，既经济安全、结构合理，又外形美观，这些优势在高坝中尤为明显。因此，在国内外的高坝建设中普遍采用拱坝。 拱坝因其自身特点，在水利水电枢纽布置设计中，较之其他坝型问题多、难度大。另外，，拱坝体型也变化多样，有许多问题亟待解决。近些年来，我国的拱坝建设有了巨大的发展，与此同时，拱坝的应力应变计算、坝肩的稳定分析、动力分析与抗震、温控、灌浆以及地基处理工程措施，拱坝优化等技术也有着长足的进步。伴随着西部大开发战略的逐步实施以及国家电力能源结构的调整，西南地区涌现出一大批已建和待建的高拱坝，往往这些坝基岩体地质条件比较复杂，其设计和评价方法都没有特定的依据可循，因此给拱坝的稳定分析和安全评价提出了许多挑战。 本文以布桑加拱坝为研究对象，对其进行不同工况下的非线性和动力分析，其中，坝体和基岩使用不同的单元模型和破坏准则，得出不同工况下的应力与位移值、弥散裂缝的分布情况等特征参数。将岩土工程中的尖点突变理论引入到对拱坝整体安全度的求解中，解决了在非线性分析中采用超载法和强降法如何准确判断结构荷载的整体破坏问题，运用数学拟合的方法为求解坝体安全系数K提供了一种有效的方法。通过对数值模拟和拱坝优化程序的计算结果分析表明：在应力求解中数值模拟方法因其产生了应力集中现象，求得的结果在角缘处的应力值明显要大于拱坝优化程序计算值；在安全度求解过程中数值计算结果相对于优化程序结果较小，更接近于实际情况。本文针对左坝肩地质缺陷部分采用了高压固结灌浆的工程处理措施，通过对处理前后左右岸坝肩的位移值对比发现，处理后的两岸坝肩位移对称均匀，没有出现破碎带附近发生位移突变的情况，因此该处理措施是有效可行的。结合坝体破坏时弥散裂缝的分布情况，对坝体体型做了适当的优化，减少了碾压混凝土的使用量，为工程的投资节约了资金。
【图文】：

高拱坝稳定分析与评价流程图

3）采用矩阵的表达方式，有利于在计算机中编制相应的软件。用在工程问题上，其求解过程大致包括以下几个步骤：建立模型、划载、求解、后处理。有限元求解过程如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV642.4

【参考文献】

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本文编号：2517017