拱坝结构分析中水荷载施加方法的影响研究

发布时间：2020-06-07 18:42

【摘要】：水荷载是拱坝结构承受的主要荷载,关系到拱坝结构的稳定性与安全性。水荷载施加方法主要包括三种:面力施加、体力施加以及面力与体力结合施加,不同的施加方法分析得到的拱坝结构应力响应不尽相同。为了研究拱坝结构分析中水荷载施加方法的影响,本文基于渗流应力耦合分析理论,利用有限元方法,计算分析不同水荷载施加方法作用下的拱坝应力响应,同时研究了水荷载施加方法对拱坝整体承载力的影响。主要研究内容如下:(1)总结水荷载及其施加方法的研究现状,概括了多孔介质渗流应力耦合分析的研究进展。(2)应用有效应力原理、弹塑性力学和有限元分析等基本理论,建立饱和非饱和多孔介质渗流应力耦合分析数学模型以及有限元分析方程,为应用有限元法进行渗流应力耦合分析做理论铺垫。(3)介绍了有限元分析软件ABAQUS的分析流程及其关于渗流应力耦合分析的理论,阐述了运用ABAQUS进行渗流应力耦合分析的要点。(4)分析三种不同水荷载施加方法:坝面施加静水压力、坝面及库岸岩面施加静水压力、坝面施加静水压力及地基施加渗透荷载。分析了不同水荷载施加方式下拱坝结构的应力与变形,比较分析不同施加方法对坝体应力与位移的影响,结果表明坝面施加静水压力或坝面施加静水压力及地基施加渗透荷载对拱坝的应力与位移响应影响不大,考虑库岸岩面水压后,应力增大会超过30%。(5)考虑坝体自重和温度荷载,分析两种荷载工况:坝面施加静水压力、坝面施加静水压力及地基施加渗透荷载,运用超载法,对拱坝结构进行整体承载力分析,研究了不同荷载工况下坝体应力应变响应及结构安全系数。
【图文】：

曲线,分析流程,超孔压

图２．３－１邋ＡＢＡＱＵＳ分析流程图逡逑基于ＡＢＡＱＵＳ渗流应力耦合分析逡逑ＢＡＱＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄ中提供了渗流应力楩合分析模型，可以求解多孔介质饱渗流以及渗流应力耦合等问题。逡逑１邋）确定材料参数逡逑孔介质中孔隙水压力的表示方法通常有两种，一种为总孔压，一种用谓超孔压，指的是超出静水压力的那部分压力，即总空压与静水压力ＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄ在进行渗流应力耦合分析时，可以用总孔压或者超孔压进模型的重力荷载采用ＧＲＡＹ荷载模型进行定义时，ＡＢＡＱＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄ基析，此时必须定义材料相应的干密度Ａ。除了确定材料的力学指标杨氏〃外，还要定义多孔介质的渗透系数以及孔隙内流体的容重。逡逑用ＡＢＡＱＵＳ分析非饱和渗流应力耦合问题时，，必须在材料属性模块中指水曲线以及两者之间的变化规，否则，ＡＢＡＵＳ将孔视为饱

水荷载,坝基,坝体,方法

图３．１－１坝体坝基水荷载施加方法逡逑３．２有限元模型与材料参数逡逑３．２．１拱坝体型逡逑某拱坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程８３４．０ｍ，坝底高程５４５．０ｍ，最大坝高２８９．０ｍ。逡逑坝体体型采用椭圆线型，体型参数见表３．１。逡逑表３．１拱坝主要体型参数逡逑ｚｒｚ逦ｒｚｒ？＂？邋｜…一逦拱轴线拱冠￣拱轴线在拱冠处￣逡逑拱甩梁／ｍ逦拱灥厚度／ｍ逦半中心角广逦＾逦，逡逑＿逦曲率半径／ｍ逦椭圆半径／ｍ逡逑高程逦逦逦逦逦逦逡逑上游面逡逑坐标邋厚度左岸右岸邋左岸右岸左岸逦右岸左岸右岸逡逑８３４逦３８．１６６逦１４．０００逦１７．０００逦１８．０００逦４５．６１０逦４１．８８６逦４１６．０１９逦３２２．６７５逦１１０４．９６３逦１２９１．２１７逡逑８００逦１８．５８９逦３４．０８９逦３４．０８９逦３５．０１１逦４７．４８６逦４５．０８４逦３６１．６２９逦２７４．８２５逦１３８５．２０１逦１３６８．７３７逡逑７６０逦２．７６１逦４４．６９８逦５１．６５１逦５２．５７８逦４８．２３５逦４７．７８０逦３１８．１３９逦２３６．７２８逦１９３４．１３５逦１３９４．１５８逡逑７２０逦－６．４５６逦５３．３９９逦６５．８５９逦６６．９２５逦４７．７３３逦４９．０９１逦２８９．７９０逦２１４．４１９逦２６２６．９８５逦１２７７．９９２逡逑
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV642.4

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