考虑流变特性的软岩料填筑面板堆石坝静动力有限元分析

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随着筑坝技术的提高,混凝土面板堆石坝成为未来一种颇具竞争力的坝型,其建设越来越多,坝高不断加高,坝址地形条件日趋复杂,筑坝材料可选择性越来越广,尽最大可能利用软岩料成为目前研究的一个热点。同时,面板堆石坝堆石体具有一定的流变特性,特别是200m级的高面板堆石坝,堆石流变对坝体的应力变形影响较大。此外我国近几年地震灾害频发,不少高面板坝建在强震区,因此如何避免这些大坝在强烈地震作用下遭受破坏至关重要。  本文在考虑堆石料流变效应的前提下,对坝体进行静动力有限元分析。首先,本文分析了软岩料的工程特性,并对其在混凝土面板堆石坝中的应用作了介绍,软岩料主要放置在坝体的次堆石区,少数放置在中间部位或主、次堆石区。其次,本文就流变效应产生的机理作了阐述,在此基础上对目前常用的流变模型进行了分析,选择了适用于本文应用的七参数模型,并介绍了堆石料流变效应在有限元程序中的实现方法;然后,论述了软岩料填筑面板堆石坝静动力有限元分析的原理及方法,选择邓肯 E-B模型作为本文研究分析堆石料的静力计算本构模型、基于等效线性粘弹性模型的等效线性分析方法作为动力有限元分析方法;最后,结合某混凝土面板堆石坝工程,利用ABAQUS有限元分析软件对该大坝进行了考虑流变效应的三维静动力有限元分析,获得了坝体在竣工期、蓄水期、蓄水运行两年及运行期遭遇地震四种工况下的应力变形计算结果,进而总结出流变效应及地震作用对大坝的应力变形的影响规律。  本文的研究思路和研究方法对于类似工程问题的研究具有一定的借鉴意义,所获得的研究成果对类似工程的设计及运行管理具有一定的参考和应用价值。
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