李家峡水电站拱坝静、动力计算分析研究

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拱坝以其结构轻巧、造型美观、工程量省、超载能力强、抗震性能好而被世界各国广泛应用于水利水电工程中。随着国家西部大开发和“西电东送”战略的稳步推进,我国还将在西部及西南部深山峡谷中规划建设一批高拱坝。拱坝是一种外形复杂的空间壳体结构,坝体的应力水平和坝肩岩体稳定状况是评价拱坝安全性的两个重要指标。为了能准确地掌握拱坝坝体应力状况,工程技术界一直在研究探索拱坝的应力分析手段和计算理论、计算方法,促使拱坝应力分析手段和方法日臻完善,为拱坝技术在工程上的应用提供了保证。拱坝的应力分析方法包括纯拱法、拱梁分载法、有限元法、壳体理论计算方法和结构模型试验法。目前国际上计算坝体应力广泛采用拱梁分载法和有限元法。我国现行拱坝规范以“拱梁分载法”作为坝体安全性评价的主要标准。 本文结合黄河李家峡水电站技施设计阶段混凝土双曲拱坝基本体型,针对拱坝坝基开挖完成后的基础体型和地质构造条件变化,并考虑施工、蓄水过程中封拱高程、灌浆温度等与原设计的差异,应用拱梁分载法、三维有限元法等分析方法,得到不同荷载组合工况下的静、动应力和位移计算成果,通过分析复核李家峡拱坝的静、动应力,并与发包设计阶段的应力分析成果进行比较,对高拱坝坝体应力分布规律和变化特征进行了初步探讨,对坝体的安全性作出了综合评价。 计算分析表明,技施阶段李家峡拱坝坝体应力的分布规律与发包设计阶段基本一致。在坝基开挖后基础体型变化、两岸岩体变模降低、考虑分期蓄水和施工过程、局部温度场变化、不同接缝灌浆高程等情况下,各种工况下的拱坝应力基本满足规范要求。经拟静力法和动力法对拱坝抗震性能进行复核分析,拱坝坝体应力满足规范要求。
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