特高拱坝开裂分析方法与应用

论文摘要

开展特高拱坝的开裂分析对水工结构优化设计具有重要的工程意义。本文结合溪洛渡、小湾两座特高拱坝，采用精细有限元分析、模型试验分析、工程类比分析和反分析四种方法对特高拱坝设计、施工中遇到的开裂问题展开研究，主要研究内容如下：（1）结合国内外典型的特高拱坝开裂实例，总结了特高拱坝开裂的不同分类标准和开裂机制；通过归纳比较目前高拱坝开裂分析的主要方法的优缺点，论证了采取多种方法对特高拱坝开裂问题进行研究的必要性。（2）结合溪洛渡工程，建立单元总数超过300万以上的精细网格模型，利用DFPA（Dam Failure Process Analysis）软件对大坝进行三维非线性有限元开裂分析，模拟了大坝在超载作用下的开裂破坏过程。（3）结合小湾工程，通过对四次三维地质力学模型试验的对比分析研究了小湾拱坝在超载作用下开裂破坏机制，以及有缝大坝对大坝整体安全度的影响。（4）通过对溪洛渡与小湾高拱坝的基本特征、温控措施、拱冠梁和有限元分析结果详细类比分析，并结合小湾开裂原因的分析，为溪洛渡施工期温控防裂提出参考意见。（5）结合溪洛渡工程，通过对大坝灌浆实测位移与等效灌浆压力的反分析，确定大坝贴角的灌浆时机，并在实际中得到检验，避免了贴角区抬动导致的开裂风险。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 特高拱坝开裂研究现状
• 1.2.1 特高拱坝开裂的主要研究方法
• 1.2.2 目前研究的不足
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 特高拱坝开裂分类与开裂机制分析
• 2.1 特高拱坝开裂分类
• 2.2 特高拱坝开裂机制与防裂措施
• 2.2.1 温度影响裂缝
• 2.2.2 地基影响裂缝
• 2.2.3 混凝土质量引起裂缝
• 2.2.4 勘测设计不足引起开裂
• 2.2.5 地震引起开裂
• 2.3 本章小结
• 第3章 特高拱坝开裂精细模拟分析方法与应用
• 3.1 DFPA 有限元软件介绍
• 3.1.1 研究特高拱坝开裂的有限元方法现状
• 3.1.2 DFPA 的原理
• 3.2 计算采用精细模型
• 3.3 计算工况和材料参数
• 3.3.1 计算工况
• 3.3.2 材料参数
• 3.4 开裂破坏分析的计算结果
• 3.4.1 正常荷载下大坝位移和应力分析
• 3.4.2 大坝上游面破坏点和声发射
• 3.4.3 大坝下游面破坏点和声发射
• 3.5 本章小结
• 第4章 特高拱坝开裂试验分析方法与应用
• 4.1 特高拱坝地质力学模型试验方法的基本理论
• 4.1.1 相似原理
• 4.1.2 加载与安全度评价原理
• 4.2 特高拱坝开裂的试验评价指标
• 4.3 小湾拱坝的开裂试验分析
• 4.3.1 小湾拱坝地质力学模型设计
• 4.3.2 试验成果比较分析
• 4.3.3 基于评价指标分析的安全评价
• 4.4 本章小结
• 第5章 特高拱坝开裂的工程类比分析
• 5.1 工程类比分析在特高拱坝开裂分析中的意义
• 5.2 溪洛渡与小湾拱坝类比分析
• 5.2.1 小湾拱坝开裂情况与原因分析
• 5.2.2 溪洛渡与小湾拱坝整体结果对比
• 5.2.3 溪洛渡与小湾拱坝施工期温控措施比较
• 5.3 溪洛渡与小湾拱坝类比分析的启示
• 5.4 本章小结
• 第6章 特高拱坝开裂反分析法与应用
• 6.1 反分析法的原理与应用
• 6.2 灌浆压力选取方法现状
• 6.3 灌浆理论模型
• 6.3.1 灌浆模拟
• 6.3.2 等效灌浆压力与位移抬动的反分析
• 6.3.3 实际灌浆压力与等效灌浆压力的关系
• 6.4 计算模型与工况
• 6.4.1 有限元模型
• 6.4.2 计算工况
• 6.5 灌浆时机的选择
• 6.6 反分析确定贴角区灌浆压力的安全取值
• 6.6.1 反分析确定灌浆模型
• 6.6.2 反分析确定贴角区等效灌浆压力取值
• 6.6.3 贴角区实际灌浆压力安全取值的确定
• 6.7 反分析法对于特高拱坝开裂与防裂中的意义
• 6.8 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果