碾壓混凝土高拱壩安全度評(píng)價(jià)研究.pdf

1、拱壩是一種重要的壩型,以其材料強(qiáng)度發(fā)揮充分、承載能力大、體積小、泄洪布置方便、超載安全度高及抗震性好等優(yōu)點(diǎn)而受到國(guó)內(nèi)外壩工界的青睞。由于拱壩具有優(yōu)良的強(qiáng)超載能力、自調(diào)節(jié)性能以及工程造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性,全世界壩高200m以上的大壩有50％以上選用拱壩壩型。碾壓混凝土拱壩施工快、水泥用量少,水化熱溫升低,施工工藝簡(jiǎn)單,吸引眾多壩工界人士的注意。目前拱壩越建越高,如何更加合理、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其安全度成為亟待解決的問題。拱壩安全度評(píng)價(jià)在眾多科研院所和高校的

2、研究之下,已經(jīng)取得了很多成果,但仍然有許多工作要做。本文以目前世界最高的中國(guó)云南萬家口子碾壓混凝土拱壩為依托,進(jìn)行了以下方面的研究工作:
　　 1)拱壩超載破壞失效演變過程的數(shù)值模擬
　　 拱壩的變形和破壞以裂紋開展、非連續(xù)變形、大位移和破碎為基本特征,其安全度與拱壩初始開裂的位置,裂縫的發(fā)展、破壞順序有著密切的關(guān)系。拱壩的超載破壞過程包括初始的彈性變形,發(fā)展到后期的塑性變形,然后出現(xiàn)裂縫、局部破壞,接著裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展,

3、直至最終的整體失效。由于目前的數(shù)值計(jì)算不反映拱壩超載破壞的整個(gè)失效過程,在拱壩超載極限時(shí)壩體破壞的結(jié)構(gòu)形態(tài),是否已經(jīng)整體失效都無從而知。數(shù)值計(jì)算反映其破壞演變過程有利于我們研究壩體的破壞機(jī)理,更合理、準(zhǔn)確地確定拱壩的超載系數(shù)。文中首次把顯式有限元引入拱壩安全度評(píng)價(jià),成功實(shí)現(xiàn)云南萬家口子碾壓混凝土高拱壩超載破壞演變?nèi)^程的計(jì)算,在分析超載破壞過程的基礎(chǔ)上來確定拱壩的超載系數(shù),為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)拱壩超載安全度提供重要依據(jù)。
　　 2)拱壩超

4、載作用機(jī)理掌握拱壩的作用機(jī)理,就會(huì)更深入的了解拱壩能夠超載的原因,才能更好的利用拱壩的結(jié)構(gòu)特性來承受更大的荷載,避免影響其實(shí)現(xiàn)超載的結(jié)構(gòu)缺陷或破壞。文中通過對(duì)拱壩拱端力的分布特點(diǎn)及在超載過程中的變化規(guī)律進(jìn)行研究,分析拱壩的作用及超載機(jī)理,提出基于拱壩拱端力分布特點(diǎn)的安全度評(píng)價(jià)方法。
　　 3)拱壩非概率可靠度評(píng)價(jià)
　　 常規(guī)可靠性方法利用概率論和模糊理論處理結(jié)構(gòu)不確定因素,但一般概率可靠性和模糊可靠性模型都需要較多的數(shù)據(jù)

5、,對(duì)某些計(jì)算模型來說計(jì)算參數(shù)很難獲得。而相關(guān)研究表明,概率可靠性對(duì)概率模型參數(shù)很敏感,參數(shù)的小誤差可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。非概率可靠度實(shí)質(zhì)是以構(gòu)件性能的波動(dòng)范圍與要求的變化范圍相比較,以確定其安全可靠程度。非概率可靠性的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)原始數(shù)據(jù)要求很低,只需知道不確定參數(shù)的界限而不要求其具體的分布形式,且不涉及概率的概念。文中基于非概率可靠度理論提出結(jié)構(gòu)體系可靠度的計(jì)算方法。另外,以往的拱壩安全度評(píng)價(jià)不涉及失效模式,而失效模式對(duì)拱