苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段应力变形分析

发布时间：2021-11-28 21:09

　　利用三维有限元方法,对苏阿皮蒂水利枢纽泄洪底孔坝段在竣工期和运行期进行了四种工况的数值模拟分析,得到了坝体结构的应力变形情况。由计算结果可知,竣工期在自重荷载作用下,整个坝体往上游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;运行期受上游水压力和地震惯性力作用,整个坝体往下游方向发生位移,位移自下而上逐渐增大;四种工况下,坝体位移分布连续,最大位移均较小,变形满足要求;竣工期和运行期的坝体结构、坝踵、坝趾应力均满足重力坝设计规范要求。 

【文章来源】：水力发电. 2020,46(01)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

苏阿皮蒂水利枢纽布置示意(单位:m)

泄洪底孔坝顶高程215.50 m，坝顶宽19.20 m，坝基最低开挖高程103.00 m。泄流底孔为短有压进口的坝身无压泄水孔，分为2孔，进口体形为椭圆曲线，进口段后设置2孔尺寸为5.0 m×7.0 m(宽×高)的事故检修门，出口端采用2孔尺寸为5.0 m×6.0 m(宽×高)的弧形闸门控制，压坡段位于弧形闸门上游，坡度为1∶4.5，事故检修门与弧形闸门之间布置钢衬。出口端下游设置长64.59 m的泄槽，底坡斜率为1∶10，后接反弧段及挑流鼻坎，反弧半径28 m，挑流鼻坎高程为125.958 m。泄洪底孔典型剖面见图2。2 数值计算模型

根据圣维南原理[2]，若大坝的基础越大，则基础边界约束条件的变化情况对坝体中应力和位移的影响越小，坝基上下游方向及深度的计算范围都取为1.0倍坝高。计算模型沿河流方向长300 m，沿坝轴线宽12.5 m、高212.5 m(参见图3a)。实体单元共359 187个，节点575 101个。其中坝体和上部结构划分单元343 891个，基岩划分单元152 96个。综合考虑计算精度和计算机成本，泄洪底孔结构和坝体网格剖分较密(参见图3b)，基岩网格剖分根据距离坝体远近由疏到密。在坝踵、坝址等重点关注部位进行了网格加密。有限元法是弹性力学理论中的一种数值解法，将结构划分为若干结点联系的有限个单元，利用边界条件和连续条件，根据弹性力学理论列出单元的应力、应变、位移关系式和全部结点平衡方程组，依靠电子计算机计算出坝体和坝基内各点的应力和变形[3]。本文采用ANSYS完成泄洪底孔坝段的结构三维有限元静力计算。坝体混凝土采用SOLID65单元，坝基岩石采用SOLID45单元。SOLID65单元是专为混凝土等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，可以模拟混凝土中的加强钢筋以及材料的拉裂和压溃现象。SOLID65单元在8结点等参单元SOLID45的基础上，增加了针对于混凝土的性能参数和组合式钢筋模型，可以根据不同混凝土材料属性，分别设置不同的张开剪切传递系数、抗拉强度和抗压强度。


本文编号：3525145