高面板堆石坝静力和动力分析及面板竖缝影响研究

发布时间：2017-07-29 01:18

  本文关键词：高面板堆石坝静力和动力分析及面板竖缝影响研究

  更多相关文章： 混凝土面板堆石坝 有限元分析 水布垭 面板竖缝 静力、动力分析

【摘要】：在水利工程的诸多坝型中,混凝土面板堆石坝(CFRD)具有很多优势,可以利用当地材料建造,地形和地质条件适应性强,造价低,导流简便,运行可靠,抗震性能好等优点,在国内外水利水电资源开发过程中起着重要的作用。国内外专家学者都肯定了其良好的发展前景,在近几十年发展非常迅速,无论在数量和高度都有明显增加。然而,目前有些高混凝土面板堆石坝已经开始出现面板接缝混凝土挤压破坏的现象。由于在面板坝设计中,有整块的薄而刚度大的面板铺在有约束力的垫层上,出现收缩裂缝,因而面板应该合理设置竖缝。在现有的研究中,大多数计算模型中的面板没有设置竖缝,关于面板竖缝对堆石坝应力应变和动力特性影响的研究较少。因此,全面了解面板分缝对面板和坝体的应力变形以及地震作用下的动力特性的影响对大坝设计及安全运行具有积极的意义。本文采用数值分析方法(有限元方法)对面板坝在不同工况下进行了静力和动力计算。所做主要工作如下：(1)借助大型有限元软件ANSYS,模拟面板堆石坝施工填筑过程建立300m规则坝的分缝和不分缝的有限单元模型。采用已有土石坝三维有限元程序,对规则面板坝在空库、半库、满库三种工况下进行静力和动力有限元计算。根据计算结果对两种模型及三种工况进行了分析对比。分析面板堆石坝的应力、变形的大小和分布规律以及地震作用下的动力反应规律。并且通过比较分缝和不分缝模型的计算结果,探究竖缝对面板坝应力变形的影响。(2)水布垭面板堆石坝坝高233m,是我国在建的最高的面板堆石坝。以水布垭混凝土面板堆石坝为工程实例,借助有限元软件ANSYS建立水布垭的分缝和不分缝的有限单元模型,采用土石坝三维有限元程序对水布垭面板堆石坝在空库、半库、满库三种工况下进行静力和动力有限元计算,分析面板堆石坝的应力和变形的大小和规律以及地震作用下的动力反应。并且比较分缝和不分缝模型的计算结果,通过工程实例探究竖缝对面板坝应力应变的影响。
【关键词】：混凝土面板堆石坝 有限元分析 水布垭 面板竖缝 静力、动力分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV641.43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 混凝土面板堆石坝简介9-10
• 1.2 混凝土面板堆石坝的发展10-12
• 1.2.1 国外情况10-11
• 1.2.2 国内情况11-12
• 1.3 面板竖缝12-13
• 1.4 有限元分析计算方法概述13-14
• 1.5 研究的目的和意义14-15
• 1.6 本文研究的主要内容15-16
• 2 面板堆石坝静力分析基本理论16-27
• 2.1 面板堆石坝分析中的单元类型16-19
• 2.1.1 面板单元的单元类型16
• 2.1.2 堆石体单元16-18
• 2.1.3 接触面单元的单元类型18-19
• 2.2 堆石体的本构模型19-25
• 2.2.1 非线性弹性本构模型20-23
• 2.2.2 弹塑性本构模型23-25
• 2.3 混凝土面板的本构模型25
• 2.4 面板堆石坝静力非线性分析方法25-26
• 2.4.1 面板堆石坝逐级加载过程的模拟25
• 2.4.2 三维有限元静力计算程序25-26
• 2.5 小结26-27
• 3 面板堆石坝动力分析基本理论27-33
• 3.1 动力计算本构模型27-31
• 3.1.1 等效线弹线模型27-28
• 3.1.2 动水压力计算模型28-30
• 3.1.3 结构动力平衡方程30-31
• 3.2 面板堆石坝动力反应分析方法31-33
• 4 规则面板坝数值算例33-48
• 4.1 规则面板坝三维有限元分析33-37
• 4.1.1 计算模型33
• 4.1.2 坝体分区33
• 4.1.3 坝体有限元模型33-34
• 4.1.4 计算工况及荷载施加34-35
• 4.1.5 筑坝材料本构关系模型及参数选定35
• 4.1.6 地震波的选取及其输入方式35-37
• 4.2 规则面板坝静力计算结果及分析37-44
• 4.2.1 计算结果37-42
• 4.2.2 结果分析42-44
• 4.3 规则面板坝动力计算结果及分析44-47
• 4.3.1 计算结果44-46
• 4.3.2 结果分析46-47
• 4.4 小结47-48
• 5 水布垭面板坝的工程实例48-65
• 5.1 工程概况48-49
• 5.1.1 工程枢纽设计48-49
• 5.1.2 基本地质条件49
• 5.2 水布垭面板坝三维有限元分析49-54
• 5.2.1 坝体填筑蓄水过程模拟及荷载加载49-50
• 5.2.2 坝体有限元模型50-52
• 5.2.3 坝体分区52
• 5.2.4 筑坝材料本构关系模型及参数选定52-53
• 5.2.5 地震波的选取及其输入方式53-54
• 5.3 水布垭面板坝静力计算结果及分析54-61
• 5.3.1 计算结果54-59
• 5.3.2 结果分析59-61
• 5.4 水布垭面板坝动力计算结果及分析61-64
• 5.4.1 计算结果61-64
• 5.4.2 结果分析64
• 5.5 小结64-65
• 6 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.1.1 静力部分65
• 6.1.2 动力部分65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72

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本文编号：586881