| 论文首页哲学论文经济论文法学论文教育论文文学论文历史论文理学论文工学论文医学论文管理论文艺术论文 |
天生桥一级面板堆石坝位于红水河
上游南盘江干流，坝高178m，上游坝坡
1∶1.4, 下游坝坡1∶1.29。按平面应变
问题计算。
面板顶厚0.3，底厚为0.9m，沿面板厚度方向剖分一层单元，沿坝高分20层，共剖分500个单元，1486个节点。其中堆石单元459个，面板单元20个，接触面单元20个，趾板单元1个。单元形态为等参元
计算采用中点增量法，按20级加荷方式进行，每级荷载又分三次施加。这样相当于按60级加荷计算，但又比剖分60层的情况节省计算时间。
混凝土面板和趾板采用线弹性模型， =18000mpa，=0.167。
堆石各分区对应于模型的计算参数见表1。
表1 应力应变计算参数
从面板坝有限元的计算
结果来看，依据不同模型所
得的应力结果是比较一致的，
不同之处在于位移的大小和
分布。而实际工程中，设计
人员也更关心位移的大小和
分布。
图2和图3分别为竣工
时铅直和水平位移等值线图。
最大铅直位移为2.35m，约
位于1/2坝高处；最大水平
位移：上游为0.58m，下游
为1.03m，参见图2。
除本文算例的计算结果外，还将引用文献[3]和文献[4]对天生桥一级面板坝的计算结果，来主要说明邓肯模型和弹塑性模型在计算结果上的差异。
天生桥一级面板坝坝体变形观测，沉降观测结果规律性强，十分可信；水平位移的观测结果，国内外专家尚有不同看法。因此，下文主要针对铅直位移进行讨论。
表2 天生桥一级面板坝有限元位移计算结果
竣工时最大铅直位移的观测值为3.06m，约为坝高的1.72%，是同类型坝中沉降量较大的。从数值上看，邓肯模型计算的最大铅值位移在2.3m左右，和南水模型的计算结果1.34m相比，和实测值较为接近，但仍相差0.76m，究其原因，一是计算不能考虑实际施工状况对沉降的影响，二是按邓肯模型计算时没有考虑堆石体流变引起的沉降。
南水模型由于可以考虑堆石体的剪缩特性，计算的铅值和水平位移都较小。
虽然无可靠的实测水平位移以资比较，一般认为依据南水模型计算的水平位移较为可靠,而邓肯模型计算的水平位移一般偏大。另外，依据南水模型计算的位移的分布规律较模型更符合实际观测[3][4]。
虽然设计面板坝时更关心面板、周边缝、伸缩缝，止水的变位与位移，但基本变位是堆石体的变位，它对其他构件的变位有重大的影响。因此以堆石体变位来评价模型应该是较为合适的。通过以上的分析可知，两个模型都存在不足之处，面板坝有限元分析还有待深入研究。
a. 今后一段时间内，简单实用、概念明确的模型仍占主导地位。而计算结果在多大程度上和实际相符，不仅取决于模型本身，也取决于模型参数测定的准确程度。以模型为例，该模型涉及七个参数，任何参数偏离都会造成计算结果的变动。鉴于此，有必要在参数测定方面作深入研究，研制新的大型三轴试验仪，发展原位试验技术等。
b. 应该承认，现存的本构关系在描述堆石体真实特性的准确性和完整性方面是远远不够。无论是非线性模型还是弹塑性模型，都是在连续性假设基础上从宏观的唯象的角度描述堆石材料的应力应变关系。实际上，堆石体可被视为多种材料组成的多孔介质，不连续性为其主要特征。因此，要深刻揭示堆石体的应力应变规律，就必然要开展堆石材料的微观研究，并力图在微观研究的基础上，结合新理论，提出新模型。
c. 面板坝从勘测、设计、试验研究到施工的各个阶段无不存在许多不确定性因素，因此，计算结果和观测值完全相符几乎是不可能的。但是如果在计算中考虑到不确定因素的影响，则会有效改善计算结果。考虑不确定因素基本上有两种方法：一是采用随机有限元，一时采用模糊有限元。对于坝工而言，要准确得到不确定量的随机分布是十分困难的。因此，建议将不确定量按模糊量处理，采用模糊有限元作分析计算，计算结果仍为模糊量，这也符合一般的工程经验。
d. 采用新的数值计算方法如离散元法、流形元法。
参考文献
[1] 钱家欢、殷宗泽，土工原理与计算，北京：中国水利水电出版社，1996
[2] 何广讷，土工的若干新理论研究与应用，北京：水利电力出版社，1994
[3] 混凝土面板堆石坝会议论文集，河海大学出版社，1990
[4] 章为民、沈珠江，混凝土面板堆石坝三维弹塑性有限元分析，水利学报，1991(4)
[5] 许仲生，天生桥一级水电站面板坝坝体变形特征，水力发电，2000(3)
[6] 陈慧远，土石坝有限元分析，河海大学出版社，1987
[7] 顾淦臣、黄金明，混凝土面板堆石坝的堆石本构模型与应力变形分析，水力发电学报，1991(1)
[8] 李鸿寿，横山土石坝扩建的构造和应力变形分析，水力发电学报，1997(3)
备注：本文发表于《广东水利水电》2003年1期
共2页: 2
论文出处(作者):