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《清华大学》 2010年
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特高拱坝应力与整体安全度控制指标研究

李子昌  
【摘要】:特高拱坝的强度与稳定研究是当前拱坝设计和研究领域中一个重要而复杂的课题。本论文依托溪洛渡、锦屏一级、小湾、拉西瓦、大岗山、二滩等高拱坝工程,采用三维非线性有限元的计算分析手段,开展特高拱坝应力与整体安全度控制指标研究,并与拱梁分载法、地质力学模型试验的研究成果做比较,给出满足拱坝整体安全度评价的大坝应力控制指标和超载安全度控制指标的建议值。主要研究内容如下: (1)归纳了多个国家的拱坝应力控制标准,总结了拱坝应力分析的主要方法和拱坝安全评价理论的基本内容及研究进展。通过比较不同分析方法和安全评价理论的优缺点,概括了基于不同理论基础和研究尺度的拱坝“安全”的定义;并探讨了基于非线性有限元分析的高拱坝应力控制和整体安全度控制相结合的分析方法和基本原则。 (2)探讨了非线性有限元分析特高拱坝应力和整体安全度所采取的分析流程、模型要求和评价内容。结合溪洛渡高拱坝工程,对有限元模型网格疏密、坝体和坝基材料力学参数、变水载作用等因素做了敏感性分析。 (3)通过对六座特高拱坝的非线性有限元分析,求解大坝应力、位移和整体超载安全度,并与拱梁分载法、地质力学模型试验的研究成果进行比较分析,归纳了采用非线性有限元法分析高拱坝的五个应力控制区和相应的应力、变形和超载安全度;并探讨了高拱坝应力控制指标的建议值。 (4)基于多个拱坝破损实例的统计分析,以及非线性有限元分析和地质力学模型试验分析成果,研究了六座拱坝‐基础整体系统的开裂、演化,直至整体破坏的过程,归纳了拱坝‐基础系统可能发生的破坏形式。采用非线性有限元法,对多座高拱坝的超载安全度做对比研究,并辅以地质力学模型试验的验证,明确了采用非线性有限元法进行超载分析的起裂超载系数K_1、非线性变形超载系数K_2和极限超载系数K_3的物理意义和求解方法,给出了高拱坝整体超载安全度控制指标的建议值。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TV642.4

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【参考文献】
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