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)