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混凝土砌石重力坝作为一种常见的重力坝坝型,与其他坝型相比,无论是安全性还是施工方面都其有很大的优势,而且对岩基的要求也不高,所以在国内外水利水电工程中获得了广泛应用。在世界坝工史上,砌石坝以其悠久的历史闻名于世。坝体的应力分析是重力坝设计中不可忽视的组成部分,由于传统的计算方法在适应性上的缺陷,已很难达到设计方面的要求。随着有限元理论的不断完善和仿真软件的快速发展,在工程领域中,人们开始越来越多的采用有限元程序去解决复杂多变的工程难题。
本文简要阐述了重力坝结构分析的方法,介绍了有限元的发展历史及其基本原理,并对混凝土砌石材料本构模型进行分析,选出比较适合本文的计算本构模型。以威整水库主坝为依托,利用有限元分析程序建立了复杂重力坝结构的三维模型,并对大坝整体结构仿真进行了计算分析。揭示了大坝及坝基的应力分布情况,对坝体的整体性情况进行了科学的评价。
本文在计算的过程中,考虑了网格精度的影响,并较为系统地研究了复杂地质条件下砌石重力坝的模型建立、有限元网格划分等问题,在此基础上建立威整水库主坝的三维计算模型。
对威整水库混凝土砌石重力坝运用大型计算软件ADINA进行三维非线性有限元分析,计算并分析各工况下坝体的应力与变形规律,分别对正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位下的坝体及坝基应力变形进行模拟计算。总结得出,该电站水库砌石重力坝是安全的。
在本次数值模拟中,较好的体现了坝体应力分布规律,为实际工程的设计和建设提供了重要的技术依据,同时也为同类工程修建提供了有效的参考。