三峽大壩壩基應力分布規(guī)律的二維數值分析

山東農業(yè)大學

shandongagriculuraluniversity畢業(yè)設計課題：三峽大壩壩基應力分布

指導老師：劉明姓名：李楠學號：20083008班級：橋渡二班

設計是一個過程

設計無

→有

總論三峽大壩的模型建立三峽大壩應力分布規(guī)律的二維數值分析主要研究結論

1總論

三峽工程是世界最大的水利樞紐工程，具有防洪、發(fā)電、航運等巨大綜合效益。攔河大壩為混凝土重力壩，壩軸線全長2309.47米，壩頂高程185米，最大壩高181米。2三峽大壩的模型建立網格圖模型-荷載圖注：建成大壩模型如上圖，圖1為整個大壩所占用的網格情況，圖2即整個大壩的填充模型，上部梯形部分為壩體，下部矩形部分為壩基。其中，壩基巖性為花崗巖，壩體部分則是混凝土，包括碾壓混凝土、常規(guī)混凝土、堆積層等。箭頭部分為在模型上施加的模擬側向水壓力和豎向水壓力，即外荷載情況。3三峽大壩應力分布規(guī)律的數值分析最大不平衡力收斂圖監(jiān)測點水平位移圖果因PPT工作室/guoyinppt監(jiān)測點最大主應力收斂圖注：此處的圖1為最大不平衡力隨計算步驟的增加所呈現(xiàn)的變化情況。由圖可知，最大不平衡力收斂至2*105，最大不平衡力收斂，說明大壩重力與外荷載能夠平衡，大壩穩(wěn)定。

圖2、圖3均為監(jiān)測點的相應圖形。圖2為監(jiān)測點（45,46）的水平位移隨計算步驟的增加所呈現(xiàn)的變化情況，位移較小，基本趨于0。圖3為監(jiān)測點（45,46）的最大主應力隨計算步驟的增加所呈現(xiàn)的變化情況，最大主應力收斂，收斂于-2.3*106，即為壓應力，說明無拉應力存在，而正好符合于混凝土抗壓能力很強，抗拉能力很小的特性，所以壩內無裂縫產生。XX-應力圖XY-應力圖YY-應力圖注：圖4、圖5、圖6均為大壩壩體及壩基內部的應力分布情況。圖4為水平應力圖，由此圖可看出，壩體基本全處于彈性狀態(tài)，壩體底部和壩基上部的水平應力超過了抗張力，但巖體尚未屈服，壩基下部巖體正處于屈服狀態(tài)。另外，壩體底部的壩趾部位容易出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。圖5為剪切應力圖，此圖反映了容易出現(xiàn)剪切破壞的部位就在壩趾處，此處周圍的巖體應力超過抗張力，少許部位屈服，在點（60，45）處最容易發(fā)生拉裂破壞。圖6為豎向應力圖，豎向應力基本上均達到屈服應力，隨著壩基深度的增加，應力也逐漸增加，但均屬壓應力。

水平位移圖豎向位移圖注:大壩建成后，在側向水壓力以及所蓄水重力作用下，大壩壩體及壩基的位移情況如上圖的圖7和圖8所示。大壩壩基基本無位移，比較穩(wěn)定。壩體部分，靠近壩基的底部壩體及中間高度部分的壩體位移也趨于0位移，穩(wěn)定；而僅僅只有壩體頂部存在微小位移，頂部壩體最大水平位移發(fā)生在側面邊緣處，較小，壩體兩側水平位移基本呈對稱狀態(tài)，最大豎向位移發(fā)生在壩體頂部，也較小。這種位移情況非常符合實際情況，大壩穩(wěn)定。塑性區(qū)狀態(tài)注：大壩壩體及壩基的絕大部分部位均處于彈

性狀態(tài)，僅有壩體底部一小部分處于屈服狀態(tài)，壩基的很深部位也出現(xiàn)一部分塑性區(qū)。但相對整個大壩而言，這些部位所占比重甚小，對大壩的穩(wěn)定性基本無影響。夏，悄無聲息的走來……

（1）重力壩緊靠壩基附近的壩體應力，特別是壩基及壩趾部位的應力，對于分析大壩的穩(wěn)定與應力至關重要。

（2）對整個大壩而言，最大水平應力為2*106Pa，最大剪切應力為1*106Pa，均發(fā)生在壩趾部位，但均為壓應力，恰好符合混凝土抗壓能力很強、抗拉能力很小的特性，不但有利于大壩穩(wěn)定，而且充分利用材料特性。

4主要研究結論4主要研究結論

（1）重力壩緊靠壩基附近的壩體應力，特別是壩基及壩趾部位的應力，對于分析大壩的穩(wěn)定與應力至關重要。

（2）對整個大壩而言，最大水平應力為2*106Pa，最大剪切應力為1*106Pa，均發(fā)生在壩趾部位，但均為壓應力，恰好符合混凝土抗壓能力很強、抗拉能力很小的特性，不但有利于大壩穩(wěn)定，而且充分利用材料特性。

（3）隨著深度的增加，大壩豎向應力逐漸變大，最大豎向應力為6*106Pa，發(fā)生在壩基最深層部位，為壓應力，也充分利用了材料特性。（4）通過對大壩壩體及壩基的數值模擬，發(fā)現(xiàn)壩體在最大側向水壓力1.78*106Pa的作用下，大壩壩體各方向位移均不大，僅頂部有很微小位移，壩體中部、下部趨于零