用三种方法（程序）进行某拱坝的计算分析

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1、第9期广东水利水电No．92010年9月GUANGD0NGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERSep．2010用三种方法(程序)进行某拱坝的计算分析罗军，张旭辉(广东省水利水电科学研究院，广东广州510610)摘要：分别采用拱冠梁法、GADAP法、ANSYS有限元法等3种力学分析方法，进行了某拱坝结构应力稳定计算，对该3种方法的原理、程序使用、参数输入方式、工况设定及成果后处理等分别进行了比较详细的总结，尤其强调了程序实用的一些技巧，有助于读者进行拱坝结构计算分析时选用、参考、对照。关键词：拱冠梁法；GADAP法；ANSYS有限元法；拱坝；结构计算中图分类号：TV31

2、4文献标识码：B文章编号：1008—0112(2010)09—0007～07前言库正常高水位以下的河谷宽高比日=50／22=2．3。拱坝因体型优美、力学性能优良、性价比较高，而受坝址岩体为微风化石英砂岩；河床下伏基岩为微风化带到水利工程界的推崇，在地形、地质适合之处，工程师们石英砂岩，岩体较完整～完整，岩体类别为Ⅲ类。总是优先考虑拱坝坝型。大坝平面和拱冠梁截面分别见图1和图2。但拱坝结构分析，相对重力坝而言，还是有相当技巧与难度的。笔者在对粤北某水电站拱坝进行设计复核与安全鉴定时，采用了当前比较常用的3种力学分析方法(程序)进行计算。该3种程序分别是：水利水电通用程序PC1500集的《

3、考虑扭转作用的拱冠梁法程序》；北京勘测设计研究院陈正作教授所编写的《拱坝通用程序GADAP28》；ANSYS三维有限元结构计算程序。必须指出，上述不同程序由于对应不同的原理编制，边界约束条件、力学计算模型都有不同，对应的材料力学参数的选取，除了主要根据现场勘探资料、不同规范和工程类tt~,b，也适应不同程序的应用经验和程序自带的一些参数推荐值。也就是说，本工程实例的材料参图1拱坝平面不恿(单位：Him)数，在不同程序里，其取值略有不同。本文目的更多是坝顶无闸控制，采用全断面泄流的方式，泄流宽度着重于通过工程实例数据来介绍程序的基本原理和使为50m，堰型为实用堰。堰顶高程(正常水位)为用

4、方法，对其他工程实例，工程师们可根据对具体工程415．40m，建基面高程为395．25m，最大坝高为22．0m。的材料参数判断经验和对程序应用熟练程度和把握的建基面坝底(忽略坝后垫层)厚为11．3m，厚高比为T／H水平，自行调整、参照取值。=11．3／20．15=0．56>0．35，为单曲厚拱坝。拱坝坝顶1工程概况外半径R=28．5m，最大中心角2=98。。该水电站位于广东省翁源县山区，挡水建筑物为砼2拱坝计算控制指标砌大块石重力拱坝。坝址区属低山地貌，河谷深切，岸由《混凝土拱坝设计规范》(SL282—2003)和《砌石坡较陡；坝址处河床狭窄呈“V”型，两岸地形较对称，水收稿日期：20

5、10—06—16；修回日期：2010—08—22作者简介：罗军(1971一)，男，高级工程师，长期从事水工结构、复杂结构计算与分析的研究。·7·2010年9月第9期罗军，等：用三种方法(程序)进行某拱坝的计算分析No．9Sep．2010一I．1一H(2)=3一H(3)=，——H(4)=3·-一1=4一H(5)=4一H(6)=2一H(7)=18一H(8)=2一I=8图3计算断面(高程单位：m)为415．4m)考虑温降影响工况的计算。各材料参数及荷载水位工况，见表2。表1拱坝体型基本参数图2拱冠梁截面示意(单位：高程m；长度nllflJ坝设计规范》(SL25—2006)相关规定，参考《浆砌

6、石坝设计规范》(SL25—91)浆砌石的材料弹模，由本坝坝体材料为C15砼镶块石，考虑为介于砼和浆砌石之间的一种材料，本工程坝体应力要求符合下列应力控制指标规定：容许压应力[]=8．5／3．5=2．43MPa；对于基本荷载组合拉应力不得大于1．2MPa。3水利水电通用程序PC1500集的《考虑扭转作用的拱冠梁法程序》计算程序根据钱令希所创《考虑扭转作用的拱冠梁法H和多拱梁法》的原理编制，可供中、小型拱坝丁程的初步设计工作参考。程序同时考虑了径向调整和扭转调整的计算，其实(质是将拱坝划分为若干水平拱圈，设想拱坝在外力作用下，拱冠梁上任一点产生变位就必然要求拱圈上的相应点也产生大小相等方向

7、相同的变位_1J。砼热膨胀系数(1／℃)该程序界面输入相对简单，主要是用填表形式输入各计算参数。砼弹性模量／(kN·inI。)3．1参数输入基岩弹性模量／(kN·nq)3．1．1几何建模淤砂浮容重／(kN·in)根据本坝体型基本情况和程序要求，按高度对拱圈淤砂摩擦角／。剖分8层。由拱坝平面、剖面建立的拱坝各拱罔剖面正常高水位／m图，绘制如图3计算所用断面图。坝身拱冠梁剖分为7坝顶高程／m块，对于V形河谷，由于基础变形采用延长坝高法，延建基面高程