丙果河水庫瀝青混凝土心墻風化料壩應力分析【摘要】丙果河水庫碾壓式瀝青混凝土心墻風化料壩主要根據天然建筑材料的特性進展分區設計，用非線性有限元對大壩應力進展分析計算。【關鍵詞】瀝青混凝土心墻風化料壩；有限元法；應力分析；丙果河水庫1工程概況水庫設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為300年一遇，消能防沖設計洪水標準為20年一遇；渠系工程跨河建筑物設計洪水標準為10年一遇。2大壩應力分析2.1計算根據及計算成果：瀝青混凝土心墻風化料壩采用非線性有限元法進展分析。2.1.1計算原理及方法按位移求解時，非線性有限元法的根本平衡方程式是程序中設置了線彈性模型、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力、應變關系為一條曲線，即彈性模量與泊松比是隨著應力變化的。對于不同的壩體填筑材料，其應力應變特性是不同的，須采用不同的本構模型。〔1〕壩殼料〔風化料、砂巖排水體等〕及瀝青砼心墻根據已建成的瀝青心墻壩經歷，瀝青混凝土心墻甚薄，在整個壩體斷面中所占比例較小，對壩的變形和應力應變影響較小，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、接近實際的。故壩體〔風化料、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，主要計算公式如下。2.2.2有限元模型計算坐標系規定為：X軸為順河方向，由上游指向下游，取壩軸線為X軸零點；Y軸為垂直向，指向上方，與高程一致。在進展構造分析時，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。2.2.3本構模型壩體風化料、砂巖排水體、過渡料等各料區土料的本構模型采用鄧肯C張〔ECμ〕模型。2.2.4計算成果計算分析整理了壩體最大橫剖面的計算結果。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。應力以壓應力為正，以拉應力為負，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，且上游水位到達正常蓄水位1158.9m，應力分析成果見表1。3成果分析3.1壩殼結果分析壩體最大位移發生在心墻下游壩殼內。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，其相應的力學參數差異較顯著，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瀝青混凝土心墻結果分析瀝青混凝土心墻是一種薄壁柔性構造，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，對壩體變形影響較小，但對心墻兩側壩體應