重力坝剖面应力分布与优化设计
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重力坝在我国坝工建筑中占据着重要地位。重力坝的设计,特别是剖面的设计,对工程的作用意义重大。采用传统的材料力学法研究坝体应力,特别是复杂坝段的应力,存在着局限性。随着技术的发展,基于弹性理论的有限元法对于研究复杂的坝体构造的应力有着不可估量的作用。
本设计研究重力坝的剖面应力分布状况,依据其应力分布对坝体进行优化设计。设计中采用刚体极限平衡法调整重力坝剖面上游坝坡,以充分利用水重来提高坝体抗滑稳定性。本设计利用ANSYS有限元分析软件获取重力坝实体剖面的应力分布状况,依据其分布状态,对坝体采取开空腹设计。在实体重力坝中开空腹设计可以节省混凝土材料,同时也能充分利用混凝土的强度,还可以在空腹中布置发电厂房,从而达到降低造价的目的。研究发现坝踵和空腹上游侧坡脚点出现了应力集中现象,设计中通过调整空腹上游侧坡度,当空腹上游侧坡度为1:0.2时,可有效地降低应力集中现象。随着分析软件的发展,模拟各种复杂边界条件下的有限元模型方法为未来坝工设计提供了方向。


重力坝剖面应力分布与优化设计 1
摘要 1
关键词 1
Abstract 2
Keywords 2
1绪论 3
1.1 重力坝设计概况 3
1.2 坝体设计资料 4
1.3 本设计研究问题及方法 5
2非溢流坝段设计 6
2.1 拟定基本剖面 6
2.1.1 坝顶高程 6
2.1.2 设计洪水位时坝顶高程的确定 6
2.1.3 校核洪水位时坝顶高程的确定 7
2.2 基本剖面的设计 8
2.2.1 按满足强度条件确定坝底宽度T 9
2.2.2 按满足稳定条件确定的坝底最小宽度T 10
2.3 实用剖面的确定 11
2.4 确定荷载组合 12
2.4.1 荷载组合 12
2.4.2 荷载计算 12
3重力坝的抗滑稳定分析 14
3.1 抗剪强度分析 14
3.1.1 设计洪水位时 15
3.1.2 校核洪水位时 15
3.2 抗剪断强度分析 15
3.2.1 设计洪水位时 15
3.2.2 校核洪水位时 15
3.3 方案分析 15
3.3.1 优化坝体的抗滑稳定分析 16
3.3.2 抗剪强度分析 18
3.3.3 抗剪断强度分析 18
3.3.4 优化设计结果 18
4重力坝的应力分析 18
4.1优化坝体材料力学法的应力分析 19
4.2 优化坝体有限元法的应力分析 23
4.2.1 混凝土重力坝有限元分析的基本原理 23
4.2.2 优化坝体的有限元模型建立 25
4.2.3 结果分析 26
5 空腹重力坝设计 30
5.1 空腹重力坝抗滑稳定分析 31
5.2 空腹重力坝的有限元分析 32
5.3 空腹调整分析 36
6 结论 39
谢辞 41
参考文献 42