丙果河水庫瀝青混凝土心墻風化料壩應力分析

丙果河水庫瀝青混凝土心墻風化料壩應力分析【摘要】丙果河水庫碾壓式瀝青混凝土心墻風化料壩主要根據(jù)天然建筑材料的特性進展分區(qū)設計，用非線性有限元對大壩應力進展分析計算?！娟P鍵詞】瀝青混凝土心墻風化料壩；有限元法；應力分析；丙果河水庫1工程概況水庫設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為300年一遇，消能防沖設計洪水標準為20年一遇；渠系工程跨河建筑物設計洪水標準為10年一遇。2大壩應力分析2.1計算根據(jù)及計算成果：瀝青混凝土心墻風化料壩采用非線性有限元法進展分析。2.1.1計算原理及方法按位移求解時，非線性有限元法的根本平衡方程式是程序中設置了線彈性模型、非線性彈性模型〔鄧肯C張模型和鄧肯C張模型〕、接觸面模型和接縫模型。非線性彈性模型是應力、應變關系為一條曲線，即彈性模量與泊松比是隨著應力變化的。對于不同的壩體填筑材料，其應力應變特性是不同的，須采用不同的本構模型?！?〕壩殼料〔風化料、砂巖排水體等〕及瀝青砼心墻根據(jù)已建成的瀝青心墻壩經(jīng)歷，瀝青混凝土心墻甚薄，在整個壩體斷面中所占比例較小，對壩的變形和應力應變影響較小，心墻和壩殼料一同采用非線性雙曲線模型是比擬合理、簡便、接近實際的。故壩體〔風化料、砂巖排水體、瀝青心墻等〕采用非線性彈性模型，常用鄧肯C張模型，主要計算公式如下。2.2.2有限元模型計算坐標系規(guī)定為：X軸為順河方向，由上游指向下游，取壩軸線為X軸零點；Y軸為垂直向，指向上方，與高程一致。在進展構造分析時，以基巖面作為剛性邊界，上游邊界截至壩軸線上游約144m，下游邊界截至壩軸線下游約159m；該計算模型沿順河流方向〔X方向〕長約303m，厚度方向〔Y方向〕約100m。模型模擬了壩體的幾何形狀及其各材料分區(qū)。2.2.3本構模型壩體風化料、砂巖排水體、過渡料等各料區(qū)土料的本構模型采用鄧肯C張〔ECμ〕模型。2.2.4計算成果計算分析整理了壩體最大橫剖面的計算結果。順河向程度位移以指向下游為正，垂直位移以向上為正，單位是mm。應力以壓應力為正，以拉應力為負，單位是kPa。開工期是指壩體填筑全部完成，但尚未蓄水；蓄水期是指壩體填筑全部完成，且上游水位到達正常蓄水位1158.9m，應力分析成果見表1。3成果分析3.1壩殼結果分析壩體最大位移發(fā)生在心墻下游壩殼內(nèi)。開工期，壩體的最大垂直位移為598.5mm，約占最大壩高的0.899%；順河向指向上游的最大程度位移為-89mm，指向下游的最大程度位移為123mm。蓄水期，壩體的最大垂直位移為558.6mm，約占最大壩高的0.84%；順河向指向下游的最大程度位移為167mm。從壩體最大橫剖面的位移來看，開工期，由于上、下游壩殼的填筑料材料及體積不同，其相應的力學參數(shù)差異較顯著，致使下游壩殼的順河向程度位移略大于上游壩殼的順河向程度位移。蓄水期，在水壓力的作用下，壩體向下游位移有所增加，順河向程度位移稍有增大。3.2瀝青混凝土心墻結果分析瀝青混凝土心墻是一種薄壁柔性構造，本身的變形主要取決于心墻在壩體中所受的約束條件，總是隨壩體一起變形，對壩體變形影響較小，但對心墻兩側壩體應