接触面弹塑性损伤模型在面板堆石坝应力变形分析中的应用

基于粗粒土与结构接触面弹塑性损伤静动力统一模型(称作epdi模型)建立了可用于有限元分析的弹塑性损伤接触面单元。对接触面试验进行了模拟,采用不同的接触面本构模型及参数对单调和循环荷载作用下的单桩基础的侧摩阻力和桩顶位移进行了有限元分析。结果表明:包括剪应力应变关系和剪胀特性在内的接触面力学特性对桩土相互作用分析有重要影响,需要合理地加以描述。基于试验结果建立的弹塑性损伤接触面单元能够有效地用于土体与结构物相互作用分析,并能够合理地反映土与结构接触面的包括体应变及其与剪应变耦合特性在内的接触面主要静动力学特性。

采用试验方法研究了不同的挤压式边墙表面处理措施对挤压式边墙与面板接触面力学特性的影响规律。针对挤压墙表面的不同措施进行了大型接触面剪切试验,测量了接触面的应力应变关系,分析了主要影响因素。结果表明:采用填料可以减小接触面的峰值剪应力,其中乳化沥青、乳化沥青与砂聚合物、pe膜的效果接近,沥青油毡的减小摩擦效果更为显著。不采用填料或者采用乳化沥青、乳化沥青与砂聚合物、沥青油毡等填料时,接触面的力学特性都表现出类似于理想弹塑性的特性,采用pe膜填料的接触面表现出较明显的应变软化。clough-duncan模型能较好地模拟接触面的起始剪切段,但当剪应力较大并接近峰值时模型预测与试验结果表现出一定差距。建议了一个模拟该类接触面主要力学特性的修正理想弹塑性模型,其参数少且易于确定,模型的模拟结果与试验结果也较为符合。

用沈珠江建议的双屈服面模型对洪家渡面板堆石坝进行了三维有限元分析.计算中考虑到堆石材料的非线性和模拟运行过程,采用了逐级增量与不平衡力修正迭代相结合的算法,经与中点增量法的结果对比,表明该算法是有效的.通过对堆石坝体在施工和逐级蓄水加载过程中的应力和变形分析,探讨了坝体中某些特定单元在运行过程中的主应力轴旋转状态.对于坝体中部单元,在填筑过程中,主应力轴的偏转程度多在10°以内;蓄水加载时偏转程度增加约20%.而对于坝体上下游单元,主应力轴偏转则更加明显.对τσ3平面、qp平面内的一些坝体单元的应力路径比较表明,不论是施工还是蓄水加载,qp平面内的加载路径均较为明确

通过建立面板堆石坝三维有限元模型,并采用南水模型将整个加载过程分为若干个荷载步,体现了堆石料复杂变形特性和施工分期填筑逐级加载的特点,同时采用中点增量法求解,对两种计算工况下的结果进行了整理分析比较,得出了一些有价值的结论。

筑坝堆石料具有明显的非线性、压硬性、剪胀性和应力引起的各向异性,其应力变形特性直接影响到面板、接缝的应力变形情况.合理的堆石体本构模型是保证对高堆石坝进行正确预测分析的前提,对常用的邓肯e-b模型和南水双屈服面模型进行了对比性分析,最后在参数等价的基础上利用这两个模型对一座200m级高面板坝进行了有限元分析,对造成计算差异的主要原因进行了探讨,为今后计算本构模型的选用提出了建议.

主要介绍采用二维非线性和三维弹塑性有限元法对水布垭高砼面板堆石坝进行应力变形分析研究的成果。研究成果论证了设计方案的合理性和可行性。弹塑性模型由于能反映材料在高压应力条件下的剪缩特性，因而其成果更合理些

岩土材料弹塑性损伤模型及变形局部化分析——常规的弹塑性模型由于没有考虑到损伤和塑性的耦合作用，难以模拟破坏时由于内部损伤的累积导致的变形局部化剪切带的形成过程，因而，不能很好地反映实际结构的细观破坏机理。作者采用一种宏细观结合的思路，基于细观...

以琅琊山抽水蓄能电站上水库混凝土面板堆石坝为例,运用三维非线性有限元法对坝体施工和库水的循环升降进行了详细模拟,预测了各时期大坝的应力变形,给出了各物理量的变化过程。结果表明,坝体和面板应力变形均在合理范围之内,总体呈周期性变化,没有出现异常现象。

采用邓肯-张e-b非线性弹性模型,利用数值计算方法,对某堆石坝在施工和蓄水期的应力、变形进行了计算分析,得出了堆石体和面板的最大变形值及其发生位置。结果表明:蓄水对混凝土面板堆石坝的水平位移影响较小;坝体在竣工期和正常蓄水期两种工况下面板的最大挠度均发生在上游坝坡和堆石压重体的交界处,应力总体较小,大坝稳定性良好。

为研究深覆盖层上的混凝土面板堆石坝应力变形特性,以察汗乌苏混凝土面板堆石坝为例,对堆石体采用duncanchange-b本构模型,基于ansys软件使用有限元法对大坝进行模拟分析,得到坝体及混凝土面板在3种工况下的应力及位移分布结果。计算结果表明,随库水位增加,坝体大主应力逐渐增大而小主应力逐渐减小；3种工况下在x向上游坝体发生逆流向横向位移且随库水位增加而减小,下游坝体发生顺流向横向位移且随库水位增加而增大,在y向坝体均只发生向下的位移变形,随库水位增加变化不大；竣工后面板大主应力主要为压应力且随库水位增加而增大；竣工后面板由于发生横向变形而出现鼓起脱空现象,随库水位增加至正常蓄水位脱空现象逐渐消失,在y向面板均只发生向下位移变形且随库水位增加而增大。

九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝是目前国内建在深厚覆盖层上的最高面板坝,最大坝高133m。坝址区岸坡陡峭,地形、地质条件复杂,大坝的应力应变状态对工程的安全和运行至关重要。大坝三维有限元数值分析研究表明,采用在深厚覆盖层中防渗墙截渗、平趾板柔性连接、覆盖层加固处理、软基平趾板的设计方案,坝体沉降变形、面板应力及变形形态虽与趾板建于基岩上的混凝土面板坝有所差别,但其变形量及应力水平基本适中,通过采取适当的工程措施,可以保证大坝安全,达到节省工程投资、加快工程进度的目的。

水布垭工程面板堆石坝是当前世界上最高的混凝土面板坝,在设计和施工等方面尚缺乏经验,为此在“九五”攻关中,对其中的关键技术问题进行了科学研究。在计算分析方面,采用不同的计算模型对200m级面板坝施工、蓄水全过程进行了仿真计算,研究其应力变形规律;研究探索了特殊边界、堆石体流变特性等问题,并提出了改善面板坝应力、变形的工程措施。在高面板坝三维有限元计算中引入了堆石体流变特性,初步探讨了堆石体流变对高混凝土面板坝应力变形的影响;提出了耦合薄层单元和三维非线性摩擦接触单元;对非线性k-g模型进行了改进;采用多种模型对水布垭工程面板坝进行了二维、三维仿真计算,从技术上论证了该方案的可行性

水布垭水电站面板堆石坝应力变形分析——水乖垭工程面板堆石坝是当前世界上最高的混凝土面板坝，在设计和施工等方面尚缺乏经验，为此在“九五”攻关中．对其中的关键技术问题进行了科学研究。在计算分析方面，采用不同的计算模型对200m圾面板坝施工、蓄水全过...

采用三维有限元法对观音岩面板堆石坝完建期(竣工期)和蓄水期的应力变形进行模拟计算,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况。计算结果表明,大坝应力变形满足安全要求

面板坝坝体的沉降和变形影响着混凝土面板的应力和变形,进而影响坝体的安全,高面板坝更是如此。通过对水布垭面板堆石坝在二期面板浇注前的坝体实测沉降结果与计算预测结果以及其它已建高面板坝观测结果比较,得到了高面板堆石坝施工期坝体沉降变形的一般规律。本结论对高面板堆石坝结构设计有参考作用,同时也证明了水布垭面板坝设计理念和施工方法的合理性。

在建的清江水布垭面板堆石坝高达233m,是目前同类坝型中最高的。采用msc.marc非线性有限元程序,发展了三维子模型法,对该坝进行了三维弹塑性有限元仿真分析,模拟了面板的分缝、坝体材料分区、填筑及蓄水过程,采用双屈服面弹塑性模型模拟堆石体的变形特征。根据数值分析的结果,对坝体和面板的应力变形分布规律进行了探讨。

本文用邓肯-张(duncan-chang)模型和双屈服面弹塑性模型对国内一座180m高的面板坝进行了三维空间有限元非线性分析和弹塑性分析。结果表明,邓肯模型不能反应堆石体的剪缩特性,计算的面板应力较大,下游坡变形方向与实测不符,而弹塑性模型的结果比较符合已有的经验。

发展能够合理评价面板堆石坝在施工期、蓄水期与地震期应力与变形的数值分析方法对于面板堆石坝的设计和安全运行具有重要的意义。本文开发了三维弹塑性有限元分析程序,根据紫坪铺筑坝堆石料单调和循环荷载大型三轴试验确定堆石料的广义塑性模型参数,对紫坪铺面板堆石坝的施工、蓄水过程及汶川地震震害进行了数值模拟,并与实际施工监测和震害调查结果进行了对比。结果表明:数值计算得到的大坝在施工期、地震期的变形,地震后面板应力分布及施工缝错台均与实测结果规律一致。表明采用考虑压力相关性的堆石料广义塑性模型进行面板堆石坝的施工期、蓄水期与地震期的全过程模拟是可行的。

水布垭大坝最大坝高233m,为世界第一高面板堆石坝。简要介绍了水布垭大坝原型监测的主要项目和布置情况,并以原型监测数据为依据,对坝基覆盖层、坝体及面板的变形和应力应变状态进行了简要的介绍和分析。结合目前工程设计、施工控制和理论研究的有关状况,显示了原型监测技术在工程技术领域日益明显的作用和重要性。

混凝土弹塑性多轴损伤模型及其应用

混合模型在大坝变形分析中的应用——指出混合模型建模的基本原理和模型中各因子的选择原则和方法。结合万家寨水利枢纽安全监测资料，建立了基于有限元的混合模型。计算结果表明：混合模型拟合精度较高，可作为大坝变形分析的强有力工具。　　

积石峡面板堆石坝应力变形非线性有限元分析——基于邓肯e—b材料本构模型，本文建立了积石峡混凝土面板堆石坝的有限元计算模型，并运用中点增量法，进行了施工期和蓄水期的应力变形非线性有限元分析，获得了不同时期坝体、面板应力变形的分布与变化规律。通过有...