高面板堆石坝静力和动力分析及面板竖缝影响研究

• 作 者: 康秀
• 机 构: 大连理工大学
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 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

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。