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结合河谷狭窄、覆盖层深厚、地质地形条件复杂的甘肃九甸峡混凝土面板堆石坝,采用三维非线性有限元方法,深入研究了其静、动力结构性态、流变性态以及挤压边墙施工技术模拟分析,研究总结了复杂地基上高混凝土面板堆石坝应力变形的一般规律,论证了九甸峡大坝结构设计的合理性,为设计和施工提供了理论依据。论文主要内容如下。 1.根据九甸峡混凝土面板堆石坝的实际情况,采用三维非线性有限元方法和分级加载技术,详细模拟了该坝的施工过程和蓄水过程。获得了该坝施工期和蓄水期的坝体位移和应力、防渗墙的应力和位移、面板的挠度和应力以及周边逢、面板逢的位移等。计算表明,尽管九甸峡混凝土面板堆石坝坝址区地质地形条件复杂,坝址河谷狭窄,覆盖层深厚,但坝体的应力和变形符合一般规律,数值也在设计可接受的范围之内。说明坝体设计在技术上是合理可行的。 2.建立了九甸峡混凝土面板堆石坝挤压边墙施工技术的有限元分析模型。计算表明,采用挤压边墙施工技术后,竣工期和蓄水期坝体的位移和应力都有所减小,但影响不大。面板的挠度减小,应力得到了较大改善。 3.采用广义开尔文和伯格斯两种不同的流变模型,模拟了九甸峡混凝土面板堆石坝施工填筑过程和蓄水过程,预测运行10年后坝体和面板的长期变形,比较考虑堆石料流变和不考虑流变时坝体变形和面板挠度等的变化规律,指出了堆石体流变对坝体拱效应的影响。 4.采用三维非线性动力有限元分析方法,建立了坝体的地震反应和地震永久变形的分析模型。详细分析了在设计地震作用下,坝体及其接缝的地震反应特性及其一般规律,包括加速度反应、位移反应、应力反应等。计算表明,该坝的动力反应特性和抗震稳定符合一般规律,满足设计规范的要求,其设计是合理可行的。