:以某工程碾压混凝土拱坝为例,采用有限元法仿真模拟大坝结构、地基条件、荷载和运行情况(包括意外的荷 载和运行情况)等,通过对大坝应力场、位移场、渗流场、抗滑稳定与强度可靠性的计算分析,研究可能导致破坏的原 因和破坏形式,确定典型坝体薄弱部位。 关键词 :碾压混凝 土拱 坝 ;破坏形式 ;有限元仿真分析 中图分类号 :TV642.2;TV698.11 文献标识码 :A Finiteelementsimulation analysisofRCC arch dam failuremode GUO Cheng ,DUAN Ya—hui (1.StateGridElectricPowerResearchInstitute/NanjingNaruiGroupCorporation,Nanjing 210003,China; 2.StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience,WuhanUniversity,Wuhan 430072,China) Abstract:TakinganRCCarchdamforexample,thedamstructure,foundationconditions,loadsandoperationconditions(includingun— expectedloadsandoperationconditions),etc,aresimulatedbyusingthefiniteelementmethod.Throughcomputationalanalysisof the dam stressfield,displacementfield,seepagefield,stability againstslidingand strengthreliability,the paperstudiesthe reasonsand modeofdamage,and determinestheweakpartsofatypicaldam. Key words:RCC arch dam ;damagemode ;finite elementsimulationanalysis. 1 工程概况 某工 程坝 址位 于距 河 口约 2.4km 的峡谷 内 ,正 常蓄水位 300In,水库总库容 0.7033亿 In ,最大坝 高 109.5In,电站总装机容量 36MW,多年平均发电 量 1.13亿 kWh。该电站是一座以发电为主 ,兼有库 区航运 、防洪 、水产养殖和旅游等综合效益的 3等中 型水利水电枢纽工程。主要建筑物有碾压混凝土双 曲拱坝及其坝身泄洪表孑L、发电引水系统 、地面式厂 房 、变 电站 、尾水 渠 、进 厂 、上 坝公 路等 。 大坝采用高掺粉煤灰富胶凝材料的碾压混凝土 作为筑坝材料 ,通仓 薄层碾压 ,全断 面整 体连续上 升 。采 用 对数 螺旋 线 碾 压 混凝 土 双 曲拱 坝 ,最 大 设 计坝高 107In,坝顶高程 305.5In,最低建基 面高程 198.5In,顶厚 6In,底厚 18.5In,厚高 比 0.17。根 收稿 日期 :2011-08-27 作者简 介 :郭成 (1985一),女 ,硕士 ,主要从事 工程监测 资料 分析 研究 工作 . 据泄洪要求 ,坝身布置 3个表孔和 2个临时底孑L,3 个表孔位于河床坝段 ,呈大差动式布置 ,左右高表孔 堰顶高程 292.5In,中表孔堰顶高程 291.5m ,表孑L 净宽 12In。上下游均悬挑于坝身上 ,3个表孔最大 泄量 2560In /s。 2 原理介绍 2.1 有 限 元基本 原理 有限单元法的基本思路是把连续介质离散成有 限个单元 ,便于在 电子计算机上 进行分析。许 多复 杂工程问题 ,用传统方法很难求解 ,用有限单元法却 可以求解 ;加上计算机技术的飞速发展 ,有限单元法 在工 程领 域得 到 了广泛 的应 用 。 碾 压 混 凝 土拱 坝采 用 有 限元 法 进 行数 值 分 析 。 从结 构力 学观 点 出发 ,有 限元 法 是 将 具 有 连续 介 质 的物体人为地 “离 散”成有 限个 “单元 ”,并将每个 “单元”在节点处相互连接 ,然后研究每个单元 内的 应力 ~变形特性 ,计算 “单元刚度矩阵”,再 由全部 单元组成 “整体刚度矩 阵”。最后 ,根据每个结点力
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