铅厂电站碾压混凝土重力坝粘弹性有限元分析

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1、第4I卷第10期人民长江Vo1．41．No．102010年5月YangtzeRiverMay，2010文章编号：1001—4179(2010)10—0019—05铅厂电站碾压混凝土重力坝粘弹性有限元分析黄文虎，陈立成2，陈建康(1．四川大学水利水电学院，四川成都610065；2．四川华电西溪河水电开发有限公司，四川西昌615000)摘要：碾压混凝土重力坝由于其筑坝技术的特殊性，坝身存在为数众多的水平施工层面，坝体整体性被削弱，产生明显的各向异性和粘弹性特征，影响大坝的安全性。分别采用三维线弹性有限元、弹塑性有限元和粘弹性有限元法

2、，对铅厂电站碾压混凝土重力坝典型坝段的静力特性和运行期坝体粘弹性特征进行分析。3种不同的有限元分析结果表明，粘弹性分析的应力数值同线弹性分析结果较为相近，较弹塑性结果稍大；位移较线弹性及弹塑性分析的结果更大，同时，粘弹性导致后期变形。因此，这种由于坝体材料粘弹性特性引起的位移持续增长的现象应该得到足够的重视。关键词：粘弹性；线弹性；弹塑性；有限元；碾压混凝土重力坝中图法分类号：X824文献标志码：A自1981年3月13本建成了世界上第一座碾压混状态。凝土重力坝——坝高89m的岛地川坝(RCD)以来，为了真实地模拟碾压混凝土坝体的

3、各向异性和碾碾压混凝土筑坝技术正以不可阻挡之势迅猛发展，它压混凝土材料的粘弹性特征，国内很多学者做了大量突破了传统混凝土坝浇筑方法对大坝浇筑速度的限深入的研究。。。一种观点认为，碾压混凝土坝由于制，具有工期短、造价低、工艺简化、施工快速等优层面的存在而产生的各向异性可以通过将坝体参数概点¨，因此被工程界所推崇。然而由于其筑坝技术化到整个坝体来进行模拟分析，也就是视坝体整体为的特殊性，经过通仓薄层逐层碾压后，这些层面的结构各向同性体。彭友文等人基于实测资料，结合有限元特性受到材料性质、施工机械性能、施工现场气候条件计算，反演坝体横

4、向和竖向弹性模量，然后利用变形等和施工管理水平等诸多因素的制约和影响，坝身存在效假定建立横向和竖向弹性模量正分析模型及反演结为数众多的水平施工层面，故其工作性态和常态混凝果，进而推求出层面弹模和厚度，为客观模拟层面影响土重力坝有明显的区别。提供了科学依据。顾冲时等人又进一步引入粘弹性串目前，碾压混凝土重力坝的数值模拟大都沿用常并联理论，利用碾压混凝土徐变试验资料及大坝实测态混凝土重力坝的分析方法，将坝体作为一个连续整资料反演出层面影响带的粘弹性力学参数。然而，上体进行模拟分析。实践证明，由于碾压混凝土坝施工述研究多数是以理论研究

5、为重点。本文结合云南铅厂层面的存在，使得坝体产生明显的各向异性和粘弹性电站碾压混凝土重力坝静、动力特性研究课题，分别采特征，对碾压混凝土作为连续整体进行分析的方法无用三维线弹性有限元、弹塑性有限元和粘弹性有限元法反映层面影响带的存在对坝体应力、稳定及渗流的法，对铅厂RCC重力坝典型坝段的静动力特性和运行影响，也就无法真实地模拟碾压混凝土重力坝的工作期坝体粘弹性特征进行分析。粘弹性本构模型选用3收稿日期：2009—10—16；修回日期：2010一Ol一29作者简介：黄文虎，男，硕士研究生，主要从事水工结构方面的研究。E—mail：

6、huangwenhu2190@126．coin通讯作者：陈建康，男，教授，博士生导师，主要从事水工结构、基础工程方面的研究。20人民长江参量固体模型来描述碾压混凝土坝坝体材料的粘弹性下游延伸400131(4．5倍最大坝高)，深度取152Ill(约特征，然后建立三维粘弹性有限元模型，进行三维静力2倍最大坝高)。单元类型为8节点等参元单元，单元特性以及后期粘弹性特征分析。在此基础上，通过与数为18018个，节点数为59550个。三维线弹性和弹塑性有限元法计算成果的比较和分析，可以看出，考虑粘弹性的有限元分析成果具有重要工程价值。～一

7、+_姗性1工程实例1．1工程概况铅厂水电站位于昆明市禄劝县以北偏东面的普渡河下游峡谷河段，坝址位于普渡河三江口水文站上游约1．4km，控制面积9523km。电站的开发任务是水力发电，拦河大坝最大坝高80．6m，正常蓄水位图1溢流坝段有限兀网格1230m，校核洪水位l232．09m，总库容2284．21．4基准参数万m，电站装机容量114MW，保证出力19．22MW，多地基岩体的本构模型采用Drucker—Prager模型，年平均发电量5．02亿kW·h，年利用小时d406h。根据铅厂水电站混凝土材料统计及地勘分析，坝体混作为挡水

8、建筑物的碾压混凝土重力坝，由左岸挡水坝凝土及地基岩体物理力学参数建议值见表1。其中，段、电站取水口坝段、溢流表孔坝段、冲沙孔坝段及右线弹性计算参数不含粘聚力和内摩擦角；弹塑性有限岸挡水坝段组成(其中右岸挡水坝段、电站取水口坝元分析中采用Drucker—Prage