高拱坝的抗屈曲稳定分析

摘要

在各种大坝坝型中,拱坝是一种体型合理经济而且安全的坝型,在我国以及全世界都有广泛的应用。我国已经建造了数千座拱坝,拱坝的坝高也不断增加,屡创新高,同时我国拱坝也不断向西部发展。
　　拱坝的结构稳定是拱坝设计研究的重要课题,由于其稳定安全设计坝体、地基及交接面三者的稳定,所以拱坝结构稳定是一个极为复杂的问题。人们不断的对拱坝各种失稳形式进行研究,对其形成原因、破坏机理进行深入的研究,总结了拱坝的各种失稳模式,不断的完善拱坝结构稳定理论的研究分析方法。拱坝的失稳主要包括三种形式:拱座失稳、上滑失稳及结构失稳。以往在拱坝稳定的研究中,对拱座失稳和上滑失稳研究比较多,而对拱坝坝体的结构失稳研究相对比较少。由于电算技术、高性能混凝土的应用,拱坝向更高更薄的方向发展,拱坝的坝体稳定问题变得不可忽视。本文研究的主要内容归纳如下:
　　首先利用大型商业软件ABAQUS对杆件及薄板进行稳定分析,来证明ABAQUS对结构屈曲的计算是合理的,以此为基础,对高薄拱坝科尔不莱茵拱坝进行建模分析,计算其屈曲临界荷载及基本工况下的应力分布,来研究其破坏原因。以此为基础来展开对拱坝结构稳定分析。重点在于水压力及自重应力作用下考虑拱坝屈曲分析中的几何非线性。
　　科尔不莱茵拱坝的裂缝的产生,开始于强度破坏,由于拱坝的抗屈曲能力不足,导致裂缝的产生。以及对拱坝的抗屈折系数进行研究,计算出认为合理的拱坝抗屈折稳定安全系数为5.5,对拱坝的设计提出一定的借鉴。
　　利用商业软件ABAQUS来分析影响拱坝屈曲稳定的影响因子(材料非线性,几何非线性,自重应力),进一步补充拱坝坝体稳定的影响因子。拱坝屈曲分析中的几何非线性对拱坝屈曲影响很大,尤其在高薄拱坝。
　　利用数值分析的方法,对柔度系数进行修正,利用迭代法进行参数拟合,得到了拱坝的临界柔度系数计算公式。

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1 引言

1.1 选题的目的及意义

1.2 高拱坝的定义

1.3 拱坝事故概况

1.4 高拱坝坝体开裂机理的研究状况?23-27?

1.5 高拱坝屈曲失稳研究现状及进展

1.6 本文的研究内容

2 拱坝结构稳定理论及分析方法

2.1 拱坝失稳的基本模式

2.2 拱坝屈曲失稳的分析方法

2.3 基于壳体稳定理论的拱坝屈曲稳定分析?35-46?

2.4 数值分析方法

3 ABAQUS软件介绍及算例分析

3.1 abaqus有限元屈曲简介

3.2 abaqus屈曲计算验证

3.3 本章小结

4科尔不莱茵拱坝屈曲分析

4.1 工程简介?61-74?

4.2 计算模型的建立

4.3 本章小结

5 拱坝的抗屈折分析

5.1 abaqus计算拱坝临界屈曲荷载

5.2 基于拱梁分载法的屈曲分析

5.3 拱坝的抗屈折系数

5.4 本章小结

6 高拱坝的屈曲稳定初探

6.1. 拱坝自重应力的影响

6.2 基于abaqus的几何非线性对拱坝屈曲的影响

6.3 混凝土材料非线性对混凝土拱坝的坝体屈曲影响

6.4 拱坝的柔度系数

7 展望

7.1结论

7.2 展望

参考文献

致谢