宝泉电站下水库浆砌石重力坝加高有限元分析

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1、第20卷第4期黄河水利职业技术学院学报Vol.20No.42008年［0月JournalofYellowRiverConservancyTechnicalInslilule0ct.2008宝泉电站下水库浆砌石重力坝加高有限元分析田静，郭永(黄河水利职业技术学院，河南开封4750(H)摘要：通过对宝泉电站下水库大坝建立二维有限元模型，分析了水库蓄水位对坝体变形、稳定及应力的影响。得出结论：蓄水位对坝体垂向正应力的形响较大，坝体垂向正应力与上游水位基本呈圾性关系。关键词：宝泉电站下水库；重力坝加高；蓄水位；有限元；坝体应力中图分类号:TV641.32文献标

2、识码:B文章编号：1008-486X(2008)04-0011-030引言随着适合建坝的新坝址越来越少，已建大坝的加高将成为未来大坝建设的重点。大坝加高在国内外已有许多工稈实例•如日本的王泊坝、美国的也尔齐坝、印度的科伊纳大坝，我国位于大连市郊的英那河大坝加高和丹江口大坝的加高等。大坝加高会带来坝踵应力恶化等问题，因此，蓄水位对加高重力坝的影响值得关注。本文试通过对宝泉电站下水库大坝的二维有限元分析，讨论水库蓄水位对坝体变形、稳定及应力的影响。1工程概况宝泉抽水蓄能电站下水库是利用已建的宝泉水库进行加高加固而成的，主要建筑物为浆砌石重力坝，最大坝高10

3、75m,为国内最高的浆砌石重力坝。而且宝泉水库大坝已经经历了3次加高，老坝存在坝体砌筑不密实，新老砌体弹性模址不同等问题。溢流坝段、河床待水坝段和岸坡挡水坝段的纵剖面见图1~图3。图1宝泉电站下水库溢流坝段剖面Fig.1OverflowdamprofileoflowerreservoirofBaoquanpowerstation图2宝泉电站下水库河床挡水坝段剖面Fig.2RiverbedretainingdamprofileoflowerreservoirofBaoquanpowerstationS3宝泉电站下水库岸坡挡水坝段剖面图Fig3Banksl

4、operetainingdamprofileoflowerreservoirofBaoquanpowerstation2工况和材料分析2.1计算工况分析结合宝泉下水库大坝具体情况.确定244m、收稿日期：2008-04-18作者简介：田静(1978-).女•蒙占族，辽宁锦州人•讲师，硕士•主要从事水利工程专业的教学与研究工作。2008年第4期萸河水利职业技术学院学报252m、255m、260m4种蓄水位情况对溢流坝段、河床挡水坝段和岸坡挡水坝段3个典型断面进行研究。由于水位不变的情况下，新老坝体弹性模欣不同组合会对坝体变形、稳定及应力产生影响，所以，也

5、应该考虑弹性模秋对坝体受力及坝体位移的影响。根锯实验数据•老坝体弹性模在6.5~7.5GPa之间，新坝体弹性模罐在5.0-9.0GPa之间。计算时,老坝体弹杵模fit取6.5GPa.7.0GPa.7.5GPa,新坝体弹性模址取5.0GPa.7.0GPa.9.0GPao3个典型断面分别对应4种蕎水位和9种弹性模駅组合，最终形成108（3x4x9）种计算工况。每种工况计算荷载考虑坝面水压力、坝体自重、泥沙压力和扬压力4种情况。2.2材料特性分析计算中采用的材料特性如表1所示。»1材料物理特性Table1Materialphysicalperformance

6、材料或部位物理坡计算取值坝体重度"血3230基岩重度y.E2.63溢流面板混凝土弹性模最E/GPa30.00基岩弹性模械EJGPa20.00浆砌石体（新、匕坝体）泊松比刃0.200混礙土（新、老坝体）泊松比巾0.167基岩泊松比力0.3003坝体有限元模型建立和分析3.1有限元计算模型的建立我们建立了溢流坝段、河床挡水坝段和岸坡挡水坝段3个典型坝段共108种工况的断面二维有限元模型，并对各坝段中的廊道周边单元网格进行了局部加密。溢流坝段、河床挡水坝段及斥坡挡水坝段的二维有限元模型见图4~图60BB4溢流坝段坝体二维有限元模型Fig-4Two-dimen

7、sionalfiniteelementmodelofoverflowdamsection图5河床档水坝段二维有隈元模型FigJTwo-dimensioiialfinitedementmodelofriverbedreUininedamsection图6岸坡挡水坝段二维有限元模型Fig.6Two-dimensionalfiniteelementmodelofbanksloperetainingdamsection3.2计算结果分析对于同~典电坝段•在水位不变的情况下，不同弹性模粧组合时，垂向应力分布规律基本一致。因此，主要分析弹性模最组合（老坝体&=6.

8、5GPa,新坝体£2=9.0GPa）时，各典型坝段器水位对坝麵、坝址及新老坝体接触面垂向正应力