松林水库半整体式重力坝静动力应力变形规律研究

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重力坝按照横缝的处理方式,可以分为悬臂式重力坝,铰接式重力坝,半整体式重力坝和整体式重力坝。一般情况下优先选择悬臂式重力坝作为设计方案,当遇到岸坡陡峭,坝基存在软弱夹层等不利地质条件时,可以选择半整体式重力坝。半整体式重力坝通过横缝进行部分灌浆或者浇筑到一定高程后再开始分缝,形成底部连成整体,上部各坝段独立的结构,可以提高岸坡坝段或者建于软弱夹层上的重力坝的稳定性,同时上部又不受其他坝段约束,有利于应力改善。因半整体式重力坝是在某些特殊条件的一个坝型选择,目前对于半整体式重力坝的相关研究相对较少,所以对其静力工况和地震作用下的坝体应力变形和稳定性研究具有重要意义。本文以松林水库重力坝半整体式坝段为工程实例,通过运用ADINA有限元软件建立坝体-地基三维有限元静、动力计算模型,其中动力计算模型施加粘弹性边界,计算分析了静力工况下坝体的应力变形规律和抗滑稳定性,运用动力时程分析法分析地震动力工况下坝体加速度、位移、静动综合应力规律以及抗震安全稳定性。可得出本工程除满足一般重力坝的应力变形分布规律外,由于结构特殊性存在不同之处:(1)静、动力工况下,顺河向位移在坝体连成整体的区域内大致呈平行建基面分布。(2)静力工况下,横河向拉应力、第一主应力在坝体连成整体部分位于陡坡的区域的上、下游侧较大,在底面整体呈现随坝基面高程增加而增加的趋势。第一主应力方向与竖直向夹角较大。顺河向压应力在坝体连成整体的区域的下游侧大致呈平行建基面分布。坝踵的竖直向压应力较坝趾大。横缝底端有不同程度的应力集中现象,拉应力值明显增加。地震动力工况下,静动力叠加后,应力分布规律与静力工况下的应力分布规律基本上相似,应力值和分布范围明显增加。(3)静、动力工况下,坝体抗滑稳定性满足要求,安全稳定性提高。
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