压坡体规模对面板堆石坝三维地震动力响应影响研究

发布时间：2020-08-29 08:04

　　混凝土面板堆石坝具有众多工程适应性优点,在全世界的大坝建设中应用广泛。我国的坝工建设多选址在水资源较为丰富的西部地区,但西部地区地质条件复杂,地震烈度高。因此,在如此复杂的地震区修建面板堆石坝,必须充分认识并了解面板堆石坝的抗震特性。本文以某拟建抽水蓄能电站工程面板堆石坝为工程背景,研究了不同规模的压坡体对面板堆石坝静力蓄水以及地震动力响应的影响,从抗震角度验证了将开挖渣料堆积在坝后形成压坡体的合理性,以期为进一步优化坝体结构设计提供依据。主要结论如下。(1)建有不同规模的坝后压坡体时,坝体在静动力状态下的应力位移分布规律同传统的面板堆石坝的应力位移分布规律相一致,且规律性较好,说明将开挖渣料堆积在坝后形成坝后压坡体的设计方案是合理的。(2)有压坡体时,坝体的位移较无压坡体时增大,由水压力作用所引起的位移增量却有所减小,同时,坝体所受压应力增大。但上述变化随压坡体宽度的变化并不明显,随着压坡体高度的增加变化明显。说明在压坡体的作用下,坝体变得更加密实;另一方面,整个结构的刚度较无压坡体时有所增大,因而由外力作用所引起的坝体变形将会减小,且随着压坡体宽度和高度的增大,该影响越显著;而在动力作用下,压坡体的存在使得坝体的动力响应明显降低,且压坡体宽度和高度越大,这一效果越明显。(3)随着压坡体模量参数的提高,坝体的位移和应力基本不变,压坡体的位移有所减小;随着压坡体重度的增加,坝体的顺河向、横河向、竖向位移均有所增大,坝体所受最大压应力也有一定的增大,但增幅较小,而压坡体的位移有所增大。(4)通过全文对不同规模压坡体面板堆石坝静动力变形的对比计算,可以发现建立一定规模的坝后压坡体可使得整体结构的刚度变大,抵抗变形的能力增强;而且可以减小坝体在地震中的动力响应,提高坝体的抗震能力,工程建设中可以合理运用这一规律。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV312;TV641.43
【部分图文】：

分区图,材料,堆石料,混凝土面板

图 3-2 材料分区图图 3-3 有限元网格图Fig.3-2 Material partition map Fig.3-3 Finite element mesh map3.2.2 计算参数根据第二章的介绍，本文对坝体堆石料、坝后压坡体的静力计算本构模型采用E-B 模型，各种材料的模型计算参数如表 3-1 所示。混凝土面板、趾板等混凝土结基岩的计算本构模型采用线弹性模型，计算参数如表 3-2 所示。根据《混凝土面板设计规范》（SL228-98），面板的厚度计算方法为（0.30+0.0035H）m，H 为坝高。经本工程中取为 0.6m。表 3-1 邓肯张 E-B 模型计算参数Table3-1 Parameters of Duncan-Chang E-B model材料（g/cm3） 0（）（）K n RfKbm垫层料 2.20 55.0 10.1 1100 0.39 0.59 610 0.34主堆石料 2.15 54.0 10.4 1100 0.36 0.56 550 0.24下游堆石料 2.06 52.0 11.1 750 0.19 0.64 420 0.25

有限元网格

蓄水期,竣工期,坝体,压坡体

在不同的计算情况下，坝体的位移分布规律同传统的同；由竣工期到蓄水期，坝体指向上游的最大水平位移有所减情况下的计算结果，可以发现：当压坡体宽度为 L=0d 时，即河向位移沿坝轴线基本呈对称分布，由于覆盖层厚度在上下游成一个凸起，使得上游位移稍大于下游位移，坝体指向上游的指向下游的最大水平位移为 3.73cm；蓄水期，受水压力作用，为明显，坝体指向上游的最大水平位移减小至 2.35cm，指向至 4.93cm。当压坡体宽度为 L=d/3、L=2d/3、L=d 时，竣工期和竖向位移分布规律相同，顺河向指向上游的最大水平位移，指向下游的最大水平位移发生在下游压坡体 1/2 高度处，整布位置与压坡体竖向位移极值及其分布位置一致。随着压坡体所增大，当压坡体宽度 L=d 时，蓄水期整体结构指向上游的向下游的最大水平位移为 12.31cm，竖向位移极值为 37.34cm位移计算结果

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