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基于ANSYS的混凝土重力坝实例分析

更新时间：2009-03-28

1 工程概况

重力坝是一种古老的坝型，主要靠自身的重力维持坝身的稳定，岩基上重力坝的基本剖面呈三角形，上游面通常是垂直的或者稍微倾向下游的三角形断面。随着岩土力学与数值计算方法的相互促进与发展，有限元法能够有效解决复杂结构的应力分析及渗流分析等问题，在当前坝工设计、定量研究中，成为一种重要的手段[1]。

第二道是“弹簧门”——民营企业刚刚艰难地进入一个行业领域，一些非市场因素的硬性政策所铸成的强力弹簧又将其“弹”了出来。

通过有限元的计算，可以求得坝基不同部位的应力分布及变位场。文章以重庆市潼南县大石桥水库工程非溢流坝段为例，了解坝体在设计条件下的工作形态，对混凝土重力坝方案的可靠性进行评价。

大石桥水库工程是一座具有农业灌溉、县城应急水源、场镇供水及农村人畜饮水等综合效益的中型骨干水利工程。本大坝址位于潼南县桂林街道高何村，古溪河矮子桥上游约600m的果园处，距县城约4.0km，至重庆市约90km。工程为Ⅲ等中型工程。坝址区基本地震烈度6°，设计地震烈度采用6°。该混凝土重力坝，主要建筑物级别为3级，挡水建筑物为常态混凝土重力坝，最大坝高为29.40m，坝顶全长112.0m，分为左、右岸非溢流坝段和河床溢流坝段。混凝土弹性模量为22GPa,泊松比为0.2，容重为24kN/m3[2]。

2 有限元计算

假设大坝基础是嵌入到基岩中，地基是刚性的。水的质量密度为1000kg/ m3；大坝设防烈度为6，水平方向地震加速度值为0.2g。因为重力坝的结构比较简单，垂直于长度方向的断面结构受力分布情况也基本相同，并且大坝的纵向长度远大于其横断面，因此，大坝安全性能分析选用单位断面进行平面应变分析是可行的。选用PLANE182单元并划分单元网格[3]。

2.1 计算工况

静力分析考虑了3种工况：空库、正常蓄水位及校核洪水位。

2.2 静力分析

老邓追缴回来的腊肉和红糖都发霉了，胶鞋腐烂了，白布也只有中间的部分还可以用，外面的几层一戳就是一个洞。

从3种计算工况的应力、位移成果表1来看，在不同的工况下，坝体位移在坝顶处最大，在坝踵处有明显的应力集中现象，且在坚硬地基出现拉应力，但衰减很快。空库情况下，坝体向下游倾斜，坝顶最大位移为2.075mm,坝趾出现拉应力。校核洪水位时坝顶的水平向位移较正常蓄水位的位移略大，在坝踵处出现拉应力，由于坝体材料分区，坝体采用C15混凝土，上游面采用厚2.0m二级配C20W6混凝土防渗，基础垫层采用2.0m厚常态C20混凝土，故本坝有足够的安全储备[4]。

 

表1 三种计算工况的应力、位移成果表

  

分析工况空库正常蓄水位校核洪水位X向最大位移/mm2.0750.2651.725Y向最大位移/mm-1.267-0.91-1.235X向应力/MPa最小-6.55-3.78-6.32 最大1.190.6851.15Y向应力/MPa最小-5.85-4.95-5.65最大0.8650.5280.836

3 结 论

在大坝的应力变形分析中，得出以下结论：

1)有限元法计算得到的坝踵处附近的垂直拉应力为自应力产生的，施工期需注意防范坝址处的拉应力问题，另外两种工况下的坝址出现压应力，坝踵处出现拉应力，都在混凝土应力允许范围内，大坝为安全可靠的。

从表1可知，国内创客教育研究排名前9位的关键词是：创客教育(159)、创客(39)、创客空间(31)、创客运动(12)、创新创业教育(9)、STEM教育(9)、美国(8)、创新能力(7)、创新(7)。说明目前我国创客教育研究热点主要集中在：①研究创客教育与创客、创客运动和创客空间之间的关系，即创客教育的发展历程；②研究创客教育的实施，包含创新创业教育、STEM教育等内容，培养学生创新能力和创新思维；③研究国外的创客教育发展现状，尤其是美国。

2)大坝在坝顶处位移为最大，应注意并重视。

参考文献：

[1]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2010：138-206.

[2]潘家铮.重力坝设计[M].北京：水利电力出版社，1987：47-86.

[3]张光斗，王光纶.水工建筑物[M].北京：水利电力出版社，1992：29-31.

[4]潘家铮，何璟.中国大坝50年 [M].北京：中国水利电力出版社，2000：57-62.

 
王艺，殷祥杰
《黑龙江水利科技》 2018年第04期
《黑龙江水利科技》2018年第04期文献

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