清峪水庫泄洪底孔壩段三維彈塑性有限元分析.pdf

1、重力壩是我國高壩建設中的主要壩型，在已建的大中型水利水電工程的攔河壩中始終占有比較大的比例。重力壩主要依靠其自身的重力來維持穩(wěn)定，其壩體體積大，穩(wěn)定性好，但由于各種原因，仍有可能失事。一旦發(fā)生潰壩事件，不僅工程毀壞，而且對下游地區(qū)的經(jīng)濟建設和人民的生命財產(chǎn)造成毀滅性的災害。因此，對于重力壩的應力應變狀態(tài)，一直是重力壩設計中十分關(guān)注和重視的一個問題。
　　 作為本文研究對象的清峪水庫泄洪排沙壩段具有孔洞多、各孔洞在空間結(jié)構(gòu)上縱橫交

2、錯且相互間距小的特點，形成復雜的空間應力場，對壩體剛度削弱嚴重。因此泄洪壩段的應力應變狀態(tài)是工程成敗的主要控制因素之一。本文采用三維非線性有限元理想彈塑性模型對其進行計算分析，研究內(nèi)容及主要成果如下：
　　 1、應變分析：在不考慮壩體自重和考慮壩體自重兩種情況下，研究庫水及泥沙壓力對壩體變位的影響。結(jié)果表明:兩種情況下，壩體整體都向下游變位，但在不考慮壩重情況下的壩體水平向位移較考慮壩重情況下大，而向下沉降量較考慮壩重情況下小的

3、多。兩種情況下壩體內(nèi)各孔洞均隨壩體一起向下游協(xié)調(diào)變位，泄洪洞的存在對廊道變位略有影響。
　　 2、應力分析：通過對各孔洞沿孔洞軸線在各特殊位置進行剖分,所得應力分布規(guī)律為:①由于壩體內(nèi)孔洞的存在，壩體內(nèi)應力在孔洞周邊出現(xiàn)了應力集中現(xiàn)象；②基礎灌漿廊道及壩體排水廊道應力變化規(guī)律基本一致，即在廊道頂板及底板均出現(xiàn)拉應力，拉應力值較小，廊道應力分布呈對角線對稱分布；③泄洪洞頂板及底板中間拉應力最大，泄洪洞四角點壓應力最大；④檢修閘門井

4、各項應力最大值均位于閘門井底部剖面；⑤由于泄洪洞的存在，使廊道應力集中值在泄洪洞位置較其他相鄰壩段出現(xiàn)突變；⑥
　　 壩體各孔洞周邊環(huán)向拉應力量值不大，若按應力要求進行一定的配筋設計，則可以滿足壩體應力安全要求。
　　 3、在空庫工況下，壩體未出現(xiàn)塑性應力及塑性應變，不存在塑性區(qū)域。在正常水位及設計水位工況下，壩體塑性區(qū)位于壩體上游側(cè)底部0.5m 壩踵處，塑性區(qū)域較小。
　　 4、結(jié)果比較：對三維非線性有限元法計