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丙果河水庫瀝青混凝土心墻風(fēng)化料壩應(yīng)力分析【摘要】丙果河水庫碾壓式瀝青混凝土心墻風(fēng)化料壩主要根據(jù)天然建筑材料的特性進(jìn)展分區(qū)設(shè)計(jì),用非線性有限元對(duì)大壩應(yīng)力進(jìn)展分析計(jì)算。【關(guān)鍵詞】瀝青混凝土心墻風(fēng)化料壩;有限元法;應(yīng)力分析;丙果河水庫1工程概況水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇,消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇;渠系工程跨河建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。2大壩應(yīng)力分析2.1計(jì)算根據(jù)及計(jì)算成果:瀝青混凝土心墻風(fēng)化料壩采用非線性有限元法進(jìn)展分析。2.1.1計(jì)算原理及方法按位移求解時(shí),非線性有限元法的根本平衡方程式是程序中設(shè)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(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系為一條曲線,即彈性模量與泊松比是隨著應(yīng)力變化的。對(duì)于不同的壩體填筑材料,其應(yīng)力應(yīng)變特性是不同的,須采用不同的本構(gòu)模型。〔1〕壩殼料〔風(fēng)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(gè)壩體斷面中所占比例較小,對(duì)壩的變形和應(yīng)力應(yīng)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(shí)際的。故壩體〔風(fēng)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(jì)算公式如下。2.2.2有限元模型計(jì)算坐標(biāo)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(diǎn);Y軸為垂直向,指向上方,與高程一致。在進(jìn)展構(gòu)造分析時(shí),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(jì)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(gòu)模型壩體風(fēng)化料、砂巖排水體、過渡料等各料區(qū)土料的本構(gòu)模型采用鄧肯C張〔ECμ〕模型。2.2.4計(jì)算成果計(jì)算分析整理了壩體最大橫剖面的計(jì)算結(jié)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(yīng)力以壓應(yīng)力為正,以拉應(yīng)力為負(fù),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(dá)正常蓄水位1158.9m,應(yīng)力分析成果見表1。3成果分析3.1壩殼結(jié)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(yīng)的力學(xué)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(jié)果分析瀝青混凝土心墻是一種薄壁柔性構(gòu)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(duì)壩體變形影響較小,但對(duì)心墻兩側(cè)壩體應(yīng)
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