重力壩加高新老材料結(jié)合面的力學(xué)特性及麻家邊工程分析.pdf

1、重力壩加高對(duì)于老壩再利用有很重要的意義，在加高的工程中會(huì)遇到諸多問(wèn)題。丹江口重力壩作為國(guó)內(nèi)加高工程的典型案例具有較強(qiáng)的參考價(jià)值，本文以其為算例利用大型數(shù)值仿真軟件ABAQUS計(jì)算壩體加高前后整體應(yīng)力規(guī)律，考慮加高后新老材料結(jié)合面間受力影響因素，包括新老結(jié)合面間的摩擦系數(shù)，鍵槽的設(shè)置，老壩壩體的老化，新材料的性質(zhì)等，以期對(duì)麻家邊加高工程給出一定的合理建議。最后以麻家邊加高工程為背景，建立相應(yīng)三維計(jì)算模型，研究壩體加高前后靜力特性及在地震作

2、用下的損傷情況，分析探討該重力壩加高的可行性。內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）基于ABAQUS建立準(zhǔn)三維有限元模型，對(duì)加高前后結(jié)構(gòu)應(yīng)力位移進(jìn)行對(duì)比分析以研究加高工程的應(yīng)力位移變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)加高后壩踵處應(yīng)力會(huì)有一定程度惡化，且在新老結(jié)合面間出現(xiàn)應(yīng)力不均勻的現(xiàn)象。
　?。?）研究新老壩體結(jié)合面間接觸應(yīng)力及相對(duì)位移，研究方法為在新老材料間設(shè)置接觸模擬力學(xué)行為，通過(guò)改變摩擦系數(shù)模擬粗糙程度，建立三類不同鍵槽模型探究最優(yōu)鍵槽布置

3、方案。研究結(jié)果表明，新老結(jié)合面豎向段與斜坡段有一定程度開(kāi)合度與相對(duì)位移，摩擦系數(shù)越大有利于新老壩體聯(lián)合受力，鍵槽的設(shè)置能有效減小相對(duì)位移、應(yīng)力集中與開(kāi)合度，且最優(yōu)設(shè)置方案為水平段設(shè)置梯形或圓形鍵槽、豎直段設(shè)置三角形鍵槽，斜坡段設(shè)置梯形鍵槽。
　?。?）分別研究壩體老化層、新澆材料力學(xué)參數(shù)變化對(duì)受力的影響，研究方法為分別對(duì)老化層的彈性模量、強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行折減來(lái)模擬材料老化，對(duì)新材料的彈性模量、泊松比進(jìn)行逐漸增強(qiáng)來(lái)模擬新材料在養(yǎng)護(hù)期各參

4、數(shù)的增長(zhǎng)過(guò)程。研究結(jié)果表明，彈性模量的改變對(duì)壩體整體以及新老結(jié)合面間受力的影響最大，其次為泊松比，老化層強(qiáng)度參數(shù)的改變對(duì)大壩整體與新老結(jié)合面間的影響均較小。
　?。?）對(duì)麻家邊水庫(kù)重力壩加高工程進(jìn)行三維有限元靜力分析，在加高前后的不同工況下得到了各壩段的最大位移值及最大應(yīng)力值，對(duì)其靜力穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。由研究結(jié)果可知，在加高后基本荷載與特殊荷載作用下壩踵拉應(yīng)力增大，但未超出設(shè)計(jì)值，考慮該大壩加高方案在靜力穩(wěn)定方面滿足要求。