碾压混凝土拱坝破坏形式有限元仿真分析

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1、郭成，段亚辉．碾压混凝土拱坝破坏形式有限元仿真分析文章编号：1006-2610(2011)S1—0O66—05碾压混凝土拱坝破坏形式有限元仿真分析郭成，段亚辉(1．国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，南京210003；2．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉430072)摘要：以某工程碾压混凝土拱坝为例，采用有限元法仿真模拟大坝结构、地基条件、荷载和运行情况(包括意外的荷载和运行情况)等，通过对大坝应力场、位移场、渗流场、抗滑稳定与强度可靠性的计算分析，研究可能导致破坏的原因和破坏

2、形式，确定典型坝体薄弱部位。关键词：碾压混凝土拱坝；破坏形式；有限元仿真分析中图分类号：TV642．2；TV698．11文献标识码：AFiniteelementsimulationanalysisofRCCarchdamfailuremodeGUOCheng，DUANYa—hui(1．StateGridElectricPowerResearchInstitute／NanjingNaruiGroupCorporation，Nanjing210003，China；2．StateKeyLaborato

3、ryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：TakinganRCCarchdamforexample，thedamstructure，foundationconditions，loadsandoperationconditions(includingun—expectedloadsandoperationconditions)，etc，aresimulat

4、edbyusingthefiniteelementmethod．Throughcomputationalanalysisofthedamstressfield，displacementfield，seepagefield，stabilityagainstslidingandstrengthreliability，thepaperstudiesthereasonsandmodeofdamage，anddeterminestheweakpartsofatypicaldam．Keywords：RCCa

5、rchdam；damagemode；finiteelementsimulationanalysis．据泄洪要求，坝身布置3个表孔和2个临时底孑L，31工程概况个表孔位于河床坝段，呈大差动式布置，左右高表孔某工程坝址位于距河口约2．4km的峡谷内，正堰顶高程292．5In，中表孔堰顶高程291．5m，表孑L常蓄水位300In，水库总库容0．7033亿In，最大坝净宽12In。上下游均悬挑于坝身上，3个表孔最大高109．5In，电站总装机容量36MW，多年平均发电泄量2560In／s。量1．13亿k

6、Wh。该电站是一座以发电为主，兼有库2原理介绍区航运、防洪、水产养殖和旅游等综合效益的3等中型水利水电枢纽工程。主要建筑物有碾压混凝土双2．1有限元基本原理曲拱坝及其坝身泄洪表孑L、发电引水系统、地面式厂有限单元法的基本思路是把连续介质离散成有房、变电站、尾水渠、进厂、上坝公路等。限个单元，便于在电子计算机上进行分析。许多复大坝采用高掺粉煤灰富胶凝材料的碾压混凝土杂工程问题，用传统方法很难求解，用有限单元法却作为筑坝材料，通仓薄层碾压，全断面整体连续上可以求解；加上计算机技术的飞速发展，有限单元

7、法升。采用对数螺旋线碾压混凝土双曲拱坝，最大设在工程领域得到了广泛的应用。计坝高107In，坝顶高程305．5In，最低建基面高程碾压混凝土拱坝采用有限元法进行数值分析。198．5In，顶厚6In，底厚18．5In，厚高比0．17。根从结构力学观点出发，有限元法是将具有连续介质的物体人为地“离散”成有限个“单元”，并将每个收稿日期：2011-08-27“单元”在节点处相互连接，然后研究每个单元内的作者简介：郭成(1985一)，女，硕士，主要从事工程监测资料分析应力～变形特性，计算“单元刚度矩阵”

8、，再由全部研究工作．单元组成“整体刚度矩阵”。最后，根据每个结点力西北水电·2011年·增刊67平衡条件，建立一组联立方程组，求解此方程组得到材料就会发生脆性断裂破坏。点安全系数定义可表结点位移，进而可以得到单元应力。述为：2．2动力分析理论K：(4)1根据动力平衡条件，可以写出系统运动方程为：本工程同时考虑这2种破坏的影响，计算时分(￡)+ca(t)+硒(t)：F(t)(1)别求出这2种强度准则情况下的点安全系数，并取式中：，C，K分别为结构的总体质量矩阵、总体阻小值作为坝体的最终点安全系数。