收藏本站
《大连理工大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

混凝土重力坝裂缝扩展过程的数值模拟

邓涛  
【摘要】: 实际工程中,无论采取多么严格的裂缝控制措施,混凝土重力坝仍然会带裂缝工作,因而裂缝对坝体安全产生多大的影响成为研究者们关心的问题。本文针对这一问题,将混凝土断裂力学理论应用到混凝土重力坝裂缝分析,研究带缝工作坝体的断裂特性和承载力,并为混凝土重力坝的安全性评估提供依据。 裂缝扩展数值模拟因涉及网格动态调整和材料软化非线性的影响,一直以来是固体力学数值分析方面的难点。本文用大型通用有限元软件ANSYS,借助其功能强大的网格划分功能、断裂求解模块以及优化的求解器,实现了混凝土重力坝任意方向的裂缝扩展。论文开展了以下几方面的工作: 1、采用混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展准则,利用ANSYS的apdl二次开发语言实现了二维状况下任意方向的裂缝扩展。该数值方法的主要特点为:1)利用了物理意义明确的起裂扩展准则判断裂缝的稳定性和扩展方向;2)引入了虚拟裂缝模型;3)裂缝扩展的全过程采用裂缝长度控制的方案。并利用该数值方法计算了重力坝模型的P-CMOD曲线和裂缝扩展路径,结果表明,计算结果与试验结果吻合良好,说明该方法在模拟混凝土重力坝裂缝扩展方面是有效的。 2、采用上述成熟算法研究了实体重力坝上游面的不同长度、不同位置的水平裂缝对坝体断裂特性和承载力的影响。在考虑静水压力、坝体自重和裂缝水压力的情况下,计算结果表明:1)大坝断裂分析绝对不能忽略缝内水压力的作用,且坝体很有可能会发生水力劈裂现象;2)对于初始裂缝小于5m的裂缝来讲,不管其位于坝体的何处,其起裂荷载均高于坝顶高程(80m),最大荷载约为坝高的1.1倍;3)坝体先增至其最大荷载,之后承载力缓慢减小。坝体的破坏存在一个过程,其承载力不会因为扩展形成裂缝很长(10-20m)而急剧下降;4)裂缝均向坝体底部或是下游侧发展。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TV642.3

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王锦丽;水分的快速入浸对混凝土断裂性能的影响[D];西北农林科技大学;2010年
2 熊健;混凝土重力坝的抗震安全评价分析[D];大连理工大学;2012年
3 樊国刚;基于断裂力学的混凝土坝破坏过程数值计算方法研究[D];大连理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴智敏,赵国藩,黄承逵;不同强度等级混凝土的断裂韧度、断裂能[J];大连理工大学学报;1993年S1期
2 王利民;混凝土坝坝体裂缝浅析[J];海河水利;2002年05期
3 邵勇;任旭华;;重力坝劈头裂缝成因分析[J];水电能源科学;2009年01期
4 朱伯芳;重力坝的劈头裂缝[J];水力发电学报;1997年04期
5 牛永田,吴子平,陈永彰,林聪俐;混凝土坝裂缝成因机理分析[J];水利技术监督;2004年03期
6 潘家铮;断裂力学在水工结构设计中的应用[J];水利学报;1980年01期
7 杜效鹄,段云岭,王光纶;跳回失稳研究[J];水利学报;2004年12期
8 杜效鹄,段云岭,王光纶;重力坝断裂数值分析研究[J];水利学报;2005年09期
9 贾金生;李新宇;郑璀莹;;特高重力坝考虑高压水劈裂影响的初步研究[J];水利学报;2006年12期
10 吴智敏;董伟;刘康;杨树桐;;混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则及裂缝扩展全过程的数值模拟[J];水利学报;2007年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑建军,李庆勇,曾洪波,徐世烺;混凝土微平面模型的参数研究与应用[J];四川建筑科学研究;2004年02期
2 罗晓勇;施养杭;;混凝土断裂的研究现状与展望[J];四川建筑科学研究;2008年06期
3 秦庆华;;CRACK KINKING IN PIEZOELECTRIC MATERIALS[J];Acta Mechanica Sinica;1998年04期
4 ;Application of scaled boundary finite element method in static and dynamic fracture problems[J];Acta Mechanica Sinica;2006年03期
5 吕涛;赵明阶;王焱;;受压岩石断裂准则研究[J];地下空间与工程学报;2010年05期
6 宿辉;李长洪;;不同围压条件下花岗岩压缩破坏声发射特征细观数值模拟[J];北京科技大学学报;2011年11期
7 张盛;王启智;谢和平;;岩石动态断裂韧度的尺寸效应[J];爆炸与冲击;2008年06期
8 王宝媛;;粉煤灰掺量对混凝土结构断裂性能的影响[J];长春工程学院学报(自然科学版);2011年04期
9 郑文棠;徐卫亚;张治亮;曾涛;吴关叶;徐建强;;复杂楔形体组合下的岩质高边坡稳定分析[J];长江科学院院报;2008年05期
10 吴晓磊;路国强;谈育煦;;微观组织与裂纹闭合效应对40CrNiMo钢疲劳短裂纹扩展的影响[J];金属科学与工艺;1992年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯帆;张国新;刘有志;;层间水力渗透破坏对拱坝工作性态的影响[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 张景奎;张燎军;;高拱坝地震灾变破坏机理与溃坝仿真分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 胡少伟;陆俊;范向前;;混凝土断裂试验中的声发射特性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 刘金兴;邓守春;张晶;梁乃刚;;基于格构模型的混凝土动静态拉伸破坏试验数值模拟[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
5 ;An Energy Gradient Fracture Criterion Based on Virtual Crack Vector Model with Application to T-Stress Problem[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第四卷(新生代·地磁与空间电磁·工程地质与应用地球物理)[C];2004年
6 王立久;王文亮;曹明莉;;混凝土结构模型研究综述[A];高性能混凝土的研究与应用——第五届全国高性能混凝土学术交流会论文[C];2004年
7 马田;朱今凡;徐小武;刘天鹏;;寒冷地区某大坝裂缝成因及发展趋势分析[A];寒区水资源研究[C];2008年
8 杜效鹄;段云岭;;准脆性材料中强不连续问题的数值方法若干应用及其研究进展[A];2008中国水力发电论文集[C];2008年
9 邱流潮;;基于联合有限——离散元法的混凝土重力坝地震破坏过程仿真[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
10 李朝弟;张承柱;刘信声;;混凝土梁的损伤扩展和承载能力分析[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
2 吴寒亮;芳纶纤维布约束混凝土短柱的尺寸效应研究与多尺度分析[D];北京交通大学;2010年
3 李妍;混凝土多孔砖墙体裂缝控制的相关力学性能研究[D];吉林大学;2011年
4 苏项庭;基于粘结裂缝模型的非均匀准脆性材料断裂模拟研究[D];浙江大学;2011年
5 杨海清;裂隙岩体动态损伤局部化机理的理论及应用[D];重庆大学;2010年
6 范晓刚;急倾斜下保护层开采保护范围及影响因素研究[D];重庆大学;2010年
7 李曙光;数字混凝土CT建立方法及其在干缩微裂纹模拟中的应用[D];清华大学;2010年
8 商峰;钢筋—混凝土界面张开滑移模型及锈蚀RC结构疲劳分析[D];清华大学;2010年
9 潘坚文;高混凝土坝静动力非线性断裂与地基辐射阻尼模拟研究[D];清华大学;2010年
10 苏军;单向Cf/Al复合材料缺陷Chirplet参数表征及强度损伤研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯宇星;钢筋混凝土力学性能的细观数值模拟研究[D];大连理工大学;2010年
2 王宝媛;混凝土断裂性能及其影响因素的试验研究[D];大连理工大学;2010年
3 胡乐生;基于细观模型的混凝土开裂过程数值研究[D];浙江大学;2011年
4 董宜森;硫酸盐侵蚀环境下混凝土耐久性能试验研究[D];浙江大学;2011年
5 汪磊;基于能量原理的岩石边坡稳定性研究[D];武汉工业学院;2010年
6 苏利勋;无网格法数值模拟岩体单裂隙水力劈裂[D];昆明理工大学;2008年
7 郑安兴;基于XFEM的重力坝裂纹开展数值分析研究[D];昆明理工大学;2010年
8 张华;混凝土楔入劈拉断裂的能量变化分析研究[D];大连理工大学;2011年
9 田世斌;压缩作用下含预制裂纹石膏板裂纹扩展规律研究[D];大连理工大学;2011年
10 李晓燕;混凝土重力坝的地震风险分析[D];大连理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 罗晓勇;施养杭;;混凝土断裂的研究现状与展望[J];四川建筑科学研究;2008年06期
2 谭英显;何晓慧;赵桂芹;;用水改善混凝土力学性能的机理及工程应用[J];鞍山科技大学学报;2005年06期
3 余天堂;;不连续问题的扩展有限元法分析[J];船舶力学;2007年05期
4 刘立平,雷尊宇,周富春;地震边坡稳定分析方法综述[J];重庆交通学院学报;2001年03期
5 徐彧,徐志胜,朱玛;高温作用后混凝土强度与变形试验研究[J];长沙铁道学院学报;2000年02期
6 徐世烺,赵国藩,刘毅,叶丽达;三点弯曲梁法研究混凝土断裂能及其试件尺寸影响[J];大连理工大学学报;1991年01期
7 吴智敏,赵国藩,黄承逵;不同强度等级混凝土的断裂韧度、断裂能[J];大连理工大学学报;1993年S1期
8 张滇军;徐世烺;王娜;;混凝土断裂参数的灰关联分析[J];大连理工大学学报;2006年03期
9 闫东明;林皋;刘钧玉;袁颖;;不同环境下混凝土动态抗压特性试验研究[J];大连理工大学学报;2006年05期
10 贾艳东,宋玉普,黄志强;测定混凝土断裂参数试验方法的研究[J];低温建筑技术;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 杜荣强;林皋;王德信;;混凝土坝地震安全评价的非线性损伤力学方法研究[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年
2 董玉文;任青文;;基于XFEM的重力坝水力劈裂数值模拟方法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 董伟;混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝起裂准则的试验研究与裂缝扩展过程的数值模拟[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓燕;混凝土重力坝的地震风险分析[D];大连理工大学;2011年
2 徐俊祥;混凝土结构的损伤力学分析[D];河海大学;2004年
3 申鲁;非破损法检测潮湿混凝土抗压强度试验研究[D];郑州大学;2005年
4 李运军;基于非局部损伤模型的混凝土损伤的数值模拟[D];合肥工业大学;2006年
5 李强;混凝土受压损伤本构模型研究[D];重庆大学;2006年
6 梁月英;混凝土坝裂缝危害性分析方法研究[D];河海大学;2007年
7 苏月;三维裂纹J积分数值求解方法的研究[D];中国石油大学;2007年
8 刘霞;混凝土重力高坝坝踵开裂对坝体受力性能的影响研究[D];西北农林科技大学;2008年
9 陈曦;岩基上重力坝坝踵断裂准则及尺寸效应试验研究[D];西安理工大学;2008年
10 王欣娟;考虑建基面开裂的重力坝地震响应研究[D];天津大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阿里木·吐尔逊,阿布都艾尼;我国水库大坝老化现状初步分析[J];大坝与安全;2004年03期
2 李胜福,薛天野;玉石水库6号坝段劈头裂缝分析及处理[J];东北水利水电;2002年07期
3 刘永光;李忠献;;Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝断裂角剪滞方法[J];大连理工大学学报;2006年S1期
4 阿里木.吐尔逊,买买提.艾斯尔;大坝老化研究及其进展[J];水利与建筑工程学报;2004年03期
5 赵艳华,徐世烺;Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹脆性断裂的最小J_2准则[J];工程力学;2002年04期
6 徐世烺,吴智敏,丁生根;砼双K断裂参数的实用解析方法[J];工程力学;2003年03期
7 周元德,张楚汉,金峰;混凝土断裂的三维旋转裂缝模型研究[J];工程力学;2004年05期
8 吴智敏,赵国藩;混凝土非线性断裂韧度G_(Ic)及其尺寸效应[J];工程力学;1995年04期
9 方义琳,卓家寿,章青;具有任意形状单元离散模型的界面元法[J];工程力学;1998年02期
10 徐道远;钮新强;;混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型虚拟裂缝模型及断裂能研究[J];河海大学学报;1991年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张少文;黄河流域天然年径流变化特性分析及其预测[D];四川大学;2005年
2 侯艳丽;砼坝—地基破坏的离散元方法与断裂力学的耦合模型研究[D];清华大学;2005年
3 董伟;混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝起裂准则的试验研究与裂缝扩展过程的数值模拟[D];大连理工大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张军劳;万家寨水利枢纽混凝土重力坝的选型与布置[J];水利水电工程设计;1994年03期
2 李凤丽;李江;刘玉;张英;;混凝土重力坝泄洪坝段纵缝张开研究[J];长江工程职业技术学院学报;2006年04期
3 吴维汉;;南一水库大坝安全监测系统自动化改造[J];水利建设与管理;2008年07期
4 蔡鹤鸣;混凝土重力坝纵缝灌浆时坝体温度的合理控制[J];水利水电技术;1963年12期
5 王日宣;混凝土重力壩与壩内式水电站空心重力壩自振特性的研究[J];天津大学学报;1965年04期
6 ;混凝土重大坝抗地震计算实例与初步分析[J];人民长江;1965年02期
7 A·K·乔普雷;P·查克雷巴特;沈根龙;张楚芳;;混凝土重力坝考虑坝一水一岩基相互作用的地震分析(理论部份)[J];水利水电科技进展;1982年03期
8 御牧阳一;;今市坝采用通仓浇筑施工的实况(一)[J];人民长江;1986年04期
9 王显焕;苏联重力坝设计中的一些进展[J];水力发电;1988年07期
10 张世侃,胡旺生;长顺碾压混凝土重力坝结构布置和构造[J];湖北水力发电;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 陈培培;张国新;;混凝土重力坝廊道拱顶裂缝成因分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 王海波;杨会臣;;混凝土重力坝全坝段三维动力分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 段红霞;李守巨;于贺;刘迎曦;;混凝土重力坝地震损伤数值模拟[A];中国运筹学会模糊信息与模糊工程分会第五届学术年会论文集[C];2010年
5 雷声军;龙起煌;陈能平;;光照水电站碾压混凝土重力坝设计[A];2004年全国碾压混凝土坝筑坝技术交流会论文集[C];2004年
6 姚元成;罗洪波;;沙沱水电站碾压混凝土重力坝特点简介[A];2004年全国碾压混凝土坝筑坝技术交流会论文集[C];2004年
7 吕军;;乌江思林水电站碾压混凝土坝体设计[A];2004年全国碾压混凝土坝筑坝技术交流会论文集[C];2004年
8 黄东军;;混凝土重力坝概率极限状态设计分项系数研究[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会全国第三届学术交流会议论文集[C];1992年
9 戴益华;杨清;;雷打滩水电站碾压混凝土大坝设计[A];2004年全国碾压混凝土坝筑坝技术交流会论文集[C];2004年
10 程渝;;索风营水电站大坝监测设计[A];2004年全国碾压混凝土坝筑坝技术交流会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 俞长庆;东莞第一峰将现“天池”[N];东莞日报;2010年
2 本报记者 胡剑龙 陈清浩 实习生 褚颖春;三峡,撑起中国人的缚龙梦[N];南方日报;2009年
3 徐迎华 王继东;湖南长潭河电站正式下闸蓄水[N];中国工业报;2009年
4 郑守仁 谢修发;三峡水利枢纽的工程特征及重大技术问题研究[N];科技日报;2003年
5 何兴明 林传仁;项目捆绑实施治理形成合力[N];闽北日报;2009年
6 记者 王瑶;加快施工进度 确保工程质量[N];大同日报;2009年
7 姜晔 本报记者 张轶;城市近代史的一支文脉[N];大连日报;2009年
8 田玥;为甘肃再造一个“刘家峡”[N];西部时报;2009年
9 唐宪祖;五年建成大(一)型思林电站[N];铜仁日报;2009年
10 本报记者 邓梅辉 通讯员 李国强;驭龙金沙江[N];湖南日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐强;混凝土重力坝动力系统的可靠性方法研究[D];大连理工大学;2010年
2 王忠耀;向家坝水电站二期工程混凝土重力坝施工仿真与实时控制分析研究[D];天津大学;2010年
3 游敏;超高混凝土重力坝坝基岩体质量及利用标准研究[D];成都理工大学;2012年
4 陆路;混凝土重力坝在水下冲击波作用下的损伤及防护决策研究[D];大连理工大学;2012年
5 邬昆;非局部多尺度方法及其在混凝土重力坝细观分析中的应用[D];清华大学;2010年
6 范书立;混凝土重力坝的动力模型破坏试验及可靠性研究[D];大连理工大学;2007年
7 王刚;长服役期重力坝整体安全性研究与加固施工数值仿真分析[D];大连理工大学;2008年
8 王成山;严寒地区碾压混凝土重力坝温度应力研究与温控防裂技术[D];大连理工大学;2003年
9 寇立夯;基于性能的高坝抗震设计若干关键问题研究[D];清华大学;2009年
10 张勇;高混凝土重力坝建基岩体超前信息分析及优化研究[D];成都理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李雪雷;混凝土重力坝抗震措施研究[D];大连理工大学;2012年
2 吴峰;混凝土重力坝对地震作用的库水耦合动力学特性研究[D];华中科技大学;2012年
3 李亚非;高混凝土重力坝开裂成因分析及数值研究[D];山东大学;2010年
4 崔盼;分区混凝土重力坝的优化研究[D];华北电力大学;2012年
5 王艳;基于ABAQUS的混凝土重力坝地震响应仿真分析[D];西北农林科技大学;2010年
6 宋常;混凝土重力坝的动力损伤分析[D];大连理工大学;2011年
7 蒋存仁;混凝土重力坝变形监测资料分析研究[D];兰州交通大学;2013年
8 崔佳佳;碾压式混凝土重力坝抗震仿真分析[D];河北工程大学;2011年
9 张正平;云峰混凝土重力坝的静力和地震响应分析[D];大连理工大学;2001年
10 熊健;混凝土重力坝的抗震安全评价分析[D];大连理工大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026