新疆EDG水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析

资料大小：800KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-03

资料介绍

新疆EDG水库沥青混凝土心墙坝三维有限元分析
杨春雁，吴俊杰
(1．新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000；2．南京水利科学研究院，南京210000)
【摘要】采用邓肯一张E一模型对EDG水库大坝进行了三维非线性有限元静力分析，通过对沥青混凝土心墙坝的应
力与应变分析，研究满蓄期砂砾料坝体的应力、位移分布。结果表明：大坝变形量值和分布规律基本合理，应力应
变均在合理范围，大坝安全稳定。
【关键词】沥青混凝土心墙坝；非线性有限元；静力分析；应力应变
【中图分类号】TV641．41 [文献标识码】B [文章编号】1003—1510(2016)02—0051—03
1 工程简介
EDG水库具有防洪、供水、灌溉等综合利用效
益。控制灌溉面积lO．7万亩，担负下游工业园区、
矿区和农业灌溉的供水任务，总库容4 450万ITI。，兴
利库容3 050万in ，死库容850万in。，为Ⅲ等中型水
利工程。水库枢纽布置：河道中间是沥青混凝土心
墙坝、右岸岸边为开敞式正槽溢洪道、以及导流兼
冲沙放空洞、左岸为输水隧洞。
2 计算模型选用
沥青混凝土心墙和砂砾石堆石料在大坝中起
到主要受力作用，为了能够更好地评测大坝的安全
合理性，能够较好地模拟出沥青混凝土料与堆石料
的应力应变关系，对大坝的安全影响评价至关重要n 。
通过大量的试验，国内外的研究学者发现沥青混凝
土料与堆石料料的应力应变关系，与剪应力水平而
变化和加载应力路径密切相关。结果得到沥青混
凝土料与堆石料的应力应变关系明显呈现出非线
性特性。在国内外，通过大、小三轴试验仪，测出这
种非线性材料的剪应力与轴应变的关系，用这个非
线性的应力应变关系反映沥青混凝土料与堆石料
的本构关系。这类非线性材料的本构关系用的较
多的是邓肯一张模型，还有一些是用的南水模型[21。
通过大量的试验研究，发现南水模型比邓肯一张模
型计算的变形数值要小一些。为了安全起见，本次
数值模拟用邓肯一张的E～模型来反应沥青混凝土
料与堆石料的本构关系，分别用切线变形模量E和
切线泊松为计算参数pl。
臣 ( 一 I2㈩
上述公式中共有5个常数分别是K、n、、c、R ，
通过这5个常数可以很好地反应出材料的本构
关系。
根据大量三轴试验，邓肯等人发现应变．与侧
向应变．之间也存在一个双曲线关系，之后提出了
切线泊松比的数学表达式：Ill
I
G—Flg(or， ) (2)
是应力的函数，不是泊松比，也不是常量，它
是通过3个参数G、F、D来确定的值。
上述两式(1)和(2)就是邓肯一张E～模型，两
式中一共有8个参数，通过常规的三轴常规试验来
获取这些参数。这些参数在推导过程中都具有
明确的物理意义，所以可以很好的被工程技术人
员所理解，经过长时间的使用，已经积累了较为丰
富的运用经验，基本能够反映出非线性料的本构
关系[61o
3 坝体几何模型
对大坝进行剖分，本次计算采用六面体实体单