碾压混凝土重力坝整体三维仿真分析.pdfVIP

科研与管理 水利规划与设计 2011年第 3期 碾压混凝土重力坝整体三维仿真分析 吕文 丽 (广东省水利水 电科学研究院 广州 510610) 【摘 要】 本文运用有限单元法对光照碾压混凝土重力坝进行施工、蓄水及运行全过程的温度 、应力应变综合 仿真分析 ，得出了温度场 、位移场 、应力场的分布规律 。文 中还对坝体 ／坝基系统进行 了全程综合仿真分析与传 统不仿真分析 ，并将两种方案结果进行对 比，为工程设计和施工提供依据 。同时也为在狭窄河谷地区建造 200m 级高的碾压混凝土坝提供可靠 的理论和实践经验。 【关键词】 碾压混凝土重力坝 温度 应力应变 全程综合仿真分析 【中图分类号】 TV222．1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1672—2469 (2011)03一O04O—O5 【D0I编码】 10．3969／j．issn．1672—2469．2011．03．013 1 引言 1 计算原理与分析方法 据对国内外已建碾压混凝土坝的运行观测 ，总 2．1 温度场计算的基本原理[ 体来说碾压混凝土筑坝技术是成功的，但己运行的 根据热传导理论，三维非稳定温度场 应满足 一 部分坝 中出现较多裂缝 ，如加拿大 的 Revel— 下列偏微分方程 ： stoke、美国的Dworshak以及 中国的水东等大坝 ， 苦一等+十等+十筹 +十 相继出现裂缝和漏水 。这不仅影响了大坝的安全运 式 中：T—— 温度 (℃)； 行，而且使人们对碾压混凝土坝的筑坝技术产生疑 a— — 导温系数，口一 ／印，单位 (m ／h)； 虑，因而引起 国际坝工界 的高度重视 [1]。 Q—— 由于水化热作用，单位时间内单位体 碾压混凝土坝产生裂缝的主要原因是在受约束 积中发出的热量 ，(kJ／m。·h)； 条件下，温度拉应力超过了混凝土的允许拉伸变形 C——混凝土 比热 ，(kJ／kg·℃)； 能力从而导致开裂 。为了寻找裂缝的形成、发展和 p—— 密度，(kg／m。)； 扩展的规律 ，在设计阶段必须进行温度场及应力场 r——时间 ，(h)。 仿真分析。由于施工过程中的温度变化对碾压混凝 2．2 徐变应力计算的基本公式[4] 土坝的应力状态有重要影响，随着碾压混凝土坝高 由于弹模 E和徐变度都随时间而变化，不能 的不断增加，这种影响会越来越大。且现在在建、 采用常规的方法 ，可 以采用增量法计算，把时间 拟建的碾压混凝土坝绝大多数是碾压混凝土重力坝， 划分为一系列 时段 (一1，2… … )。在 时段 因此，碾压混凝土重力坝成层浇筑过程中的温度场 内产生的应变增量为： 及应力场的仿真计算就成为一个重要研究课题。 {△￡}一 {△e }+{△e)+{△￡)+{△￡}+We) 本文运用有限单元法对光照碾压混凝土重