考慮變溫荷載作用的混凝土面板堆石壩應力應變仿真研究.pdf

1、混凝土面板堆石壩由于其經(jīng)濟、安全、適應性強等優(yōu)點，在我國壩工建設中越來越顯示出其強有力的競爭性，近年來在國內(nèi)外獲得了廣泛的推廣和發(fā)展，現(xiàn)已逐漸成為許多工程的首選壩型。在我國，雖然面板壩筑壩技術的引入較晚，但起點高、發(fā)展迅猛。目前，我國在混凝土面板筑壩技術方面已躋身世界先進水平行列，積累了較豐富的設計、施工和運行監(jiān)測經(jīng)驗。而且，在混凝土面板堆石壩設計理論和計算方法的研究方面也得到了迅速的發(fā)展，包括混凝土面板壩二維、三維有限元分析等一批科研

2、成果的取得，對于混凝土面板堆石壩筑壩技術的進一步發(fā)展起到了積極的促進作用。然而，面板堆石壩在我國雖然經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，但其復雜的模擬計算手段仍然是當今困擾水工界的一個難題，一個好的計算程序，不僅能使計算結果更加合理、準確的，而且應該具有方便、通用、易于操作、有推廣價值的優(yōu)點，這樣才能夠更好地為工程界服務，然而，這恰恰是目前所需要進一步研究的關鍵課題之一；另外，堆石壩混凝土面板應力計算歷來是工程界關心的難題，也是面板堆石壩計算分析的關鍵

3、問題之一，但其量值又是最難以確定的，計算過程中如果考慮變溫荷載的作用，會對混凝土面板應力分布帶來什么樣的影響，需要做進一步的分析與論證。本論文首先利用adina友好的開發(fā)平臺對adina軟件進行材料本構E-B模型的二次開發(fā)，使之能應用于混凝土面板堆石壩的計算模擬。在軟件中運用單元生死、時間函數(shù)、時間步的聯(lián)合設置實現(xiàn)了分級加載來模擬堆石壩逐層填筑的施工過程；采用面—面接觸單元模擬了面板與墊層的接觸；利用彈簧單元模擬了面板周邊縫、豎向縫的張

4、開、沉降、剪切變形。最后，通過工程算例模擬面板堆石壩施工期與蓄水期應力變形，并以大量圖表分析了計算結果，同時通過與實測資料的對比考證以驗證所開發(fā)成果的可靠性。另外，本文對施工期考慮變溫荷載作用時面板應力分布問題進行了計算分析，通過對不考慮變溫荷載、考慮變溫荷載情況的面板應力分布結果進行了對比，最終確定了兩者的差異，分析了考慮變溫荷載時對面板應力分布的影響，總結出考慮變溫荷載作用下混凝土面板應力分布規(guī)律，為堆石壩混凝土面板應力計算時如何考

5、慮變溫荷載影響提出了一種探索性的思路。本文的研究成果主要包括：基于adina的E-B材料本構開發(fā)以及工程實例驗證；提出并建立混凝土面板與墊層之間接觸面溫度場、溫度應力計算模型；堆石壩混凝土面板考慮變溫荷載作用下應力分布規(guī)律研究。本文的研究成果能為混凝土面板堆石壩應力變形計算提供一個界面友好、易于操作、計算功能強大、前后處理功能強大的有限元計算工具；同時通過對面板在變溫荷載影響下面板應力分布規(guī)律的研究，為堆石壩面板應力計算時如何考慮變溫荷