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巴底水电站沥青混凝土心墙堆石坝,填筑在厚度达120多米的深厚覆盖层地基上,因此研究覆盖层对坝体应力变形的影响是很有必要的。再者,施工期和蓄水后坝体内沥青混凝土心墙、混凝土垫座、混凝土防渗墙的应力变形也有可能影响大坝的安全和正常运行。为此,本论文对巴底拦河坝进行非线性三维有限元应力变形分析计算,研究以上各部位的应力变形规律。
本文利用大型通用有限元软件ANSYS对巴底拦河坝进行静力三维有限元应力变形分析。由于在ANSYS中尚无有关土石坝材料的本构模型,因此在进行计算之前,首先利用ANSYS提供的APDL语言二次开发平台,开发出了在土石坝工程中广泛使用的邓肯张E-B模型,在进行检验之后用于巴底拦河坝的计算。在巴底拦河坝计算中,利用生死单元模拟坝体的填筑过程,利用ANSYS自带的非线性求解方法Newton-Raphson进行迭代计算,并对位移结果进行了相应的后处理,得到较为真实的坝体应力变形结果。
通过计算可得,坝体及覆盖层、沥青混凝土心墙、混凝土垫座、混凝土防渗墙在竣工期及蓄水期的应力及变形分布合理,符合一般工程实际,且极值都在允许的范围之内,可以满足材料的抗拉及抗压要求。