拱坝结构整体安全性研究

摘要

随着我国拱坝建设的发展，目前正向着高度更高、技术难度更大的特高拱坝迈进，一旦坝体失事，后果不堪设想。所以对高拱坝整体安全性稳定分析的研究就显得特别重要。本文基于大型有限元仿真软件ABAQUS，结合白鹤滩高拱坝，运用三维弹塑性有限元仿真计算方法，对拱坝整体安全性进行了研究。 论文首先介绍了国内外拱坝整体安全性研究的现状。列举了目前进行拱坝整体安全性分析研究的两种途径:地质力学模型试验法与数值模拟计算法。随着计算机的发展以及结构数值仿真技术的提高，数值模拟已经越来越广泛的应用于拱坝结构分析及整体安全性研究。其中应用广泛的几种数值模拟方法有拱梁分载法、刚体极限平衡法和有限元法等等。 其次，介绍拱坝弹塑性有限元分析的基本理论，在此基础上进一步深入介绍了弹塑性有限元分析的增量法以及非线性方程组的Newton迭代法。 接着，对ABAQUS软件中岩土工程材料常用的塑性模型Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型等进行了介绍;以及进行拱坝整体安全性分析的两种方法，超载法和降强法。在采用数值计算方法对拱坝结构进行稳定性分析研究时，结构破坏状态的判定是难点。本文分别采用收敛判据、塑性区贯通法、特征量突变判据和基于突变理论失稳判据对拱坝整体安全度进行了确定。 然后，利用ABAQUS软件建立三维非线性有限元法，以自重和设计水压为基本荷载，利用超载法，模拟分析白鹤滩高拱坝的整体失稳破坏过程，通过拱坝破话状态判据，经综合分析得到白鹤滩拱坝整体稳定安全系数。 最后，作者就本文出现的问题进行了总结，对未来拱坝整体安全稳定分析进行了展望。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的依据

1．2 国内外研究现状

1．3 拱坝整体安全性的研究方法

1．4 本论文主要研究内容

第二章 拱坝弹塑性有限元分析理论

2．1 弹塑性问题的基本方程

2．2 弹塑性问题有限元分析

2．3 增量步内的非线性方程组

2．4 增量本构方程数值积分

2．5 非线性方程组的Newton迭代解法

2．6 本章小结

第三章 基于ABAQUS软件的拱坝整体稳定分析

3．1 材料非线性在ABAQUS中的实现

3．2 ABAQUS中的塑性模型

3．3 ABAQUS的基本分析过程

3．4 拱坝整体稳定分析的方法

3．5 拱坝结构破坏的判据

3．6 本章小结

第四章 白鹤滩拱坝应力状态与整体安全度分析

4．1 工程概况

4．2 基本计算资料

4．3 有限元模型与网格剖分

4．4 正常蓄水位工况坝体非线性有限元成果分析

4．5 超载工况坝体非线性有限元结果分析

4．6 不同失稳判据的计算结果比较

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 存在问题及展望

参考文献

致谢

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