面板堆石坝高趾墙应力变形有限元分析

摘要

随着混凝土面板堆石坝的应用范围越来越广，其相应的工程建设条件也越来越复杂。改善不利于趾板布置的地形地质条件、实现面板堆石坝与其它建筑物相互之间的连接，已经成为许多面板堆石坝工程面临的一个重要问题。高趾墙是解决此类问题的一种有效途径。
　　本文首先结合国内外已建工程中面板堆石坝高趾墙的应用实例，对高趾墙进行种类划分，并且对各类高趾墙的受力特点和布置方式进行详细的介绍、分析;其次，本论文还结合高趾墙的受力特点对高趾墙的稳定进行分析，详细介绍高趾墙抗滑稳定计算的方法;再次，系统地介绍了有限单元分析方法的基本概念与分析过程，着重介绍有限元分析方法在混凝土面板堆石坝高趾墙应力变形计算中的应用过程，最终在大型有限元软件ANSYS中实现面板堆石坝高趾墙应力变形有限元分析的模拟;最后，结合某水电站工程实例，选取若干不同的计算工况，借助于大型有限元分析软件ANSYS对其坝体右岸的高趾墙进行了三维有限元分析，得出了高趾墙在各工况下的应力变形特性。并分析水位抬高对高趾墙应力变形的影响。最终依据高趾墙应力变形三维有限元计算成果和高趾墙稳定性验算结果，综合分析得出高趾墙的不利工况。研究提出在高趾墙设计过程中应着重考虑和分析的一些因素，并提出合理可行的解决方案。
　　本论文所建立或提出的模型及计算方法，为高趾墙应力变形计算及稳定分析的计算方法进行了一些探讨，所获得的计算成果对类似工程也具有重要的借鉴和应用价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 混凝土面板堆石坝的发展概况

1．2 面板坝高趾墙研究现状及问题

1．2．1 高趾墙的研究现状

1．2．2 高趾墙研究中存在的问题

1．3 研究目的及意义

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究意义

1．4 主要研究内容

2 面板堆石坝高趾墙布置型式

2．1 面板坝高趾墙的布置类型划分

2．2 不利地形改造型式高趾墙

2．3 连接型式高趾墙

2．4 潜没式高趾墙

2．5 本章小结

3 高趾墙稳定分析的基本原理

3．1 高趾墙的受力特点

3．2 高趾墙的稳定问题

3．3 高趾墙抗滑稳定分析的基本方法

3．4 本章小结

4 高趾墙应力变形的有限元分析方法

4．1 有限单元法的基本概念

4．1．1 有限单元法简介

4．1．2 有限元法的分析过程

4．2 有限元软件简介

4．3 ANSYS结构静力分析

4．4 高趾墙在地震作用下的拟静力法

4．4．1 拟静力法简介

4．4．2 拟静力法在高趾墙有限元分析中的应用

4．5 本章小结

5 工程实例

5．1 工程概况

5．1．1 工程总体概况

5．1．2 高趾墙概况

5．2 高趾墙应力变形三维有限元计算

5．2．1 右岸高趾墙体型布置

5．2．2 计算范围

5．2．3 计算工况及计算参数

5．2．4 三维有限元模型

5．3 三维有限元计算结果

5．3．1 高趾墙整体应力及位移计算结果

5．3．2 高趾墙底面应力计算结果

5．4 高趾墙稳定性分析

5．4．1 计算方法

5．4．2 计算工况及计算参数

5．4．3 荷载计算

5．4．4 计算结果分析

5．5 高趾墙计算结果综合分析

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录