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《河海大学》 2000年
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三峡永久船闸闸室墙及边坡的强度与稳定性研究

姚纬明  
【摘要】: 本论文是结合长江三峡科研项目“三峡永久船闸闸室墙结构及边坡共同作 用”进行的。永久船闸在开挖过程中,发现基岩有许多大小不等的岩石块体,可 能产生局部稳定问题。已有的科研成果认为岩体是稳定的,将岩体和闸室墙作为 弹性体考虑,未考虑非线性问题,无法判断基岩块体的局部稳定性问题及对边坡 岩体的整体影响。本研究正是基于这一情况进行的。在研究过程中,结构上综合 考虑闸室墙、锚杆、锚索、岩体以及岩体中块体的共同作用,在工作条件上模拟 了混凝土浇筑全过程以及由此带来的温度作用和对结构引起的影响,并考虑结构 面非线性以及闸室墙与岩体的接触机理,进行非线性有限元和刚体极限平衡分 析,给出了综合稳定研究成果,为永久船闸设计提供了理论依据。 本文主要创新点如下: 一、不稳定温度场有限元分析的时间离散及散热边界的自动生成 1、一般情况下,在进行有限元分析时,温度变量在时间域内离散采用 差分形式。本文研究时采用泰勒展开式,这样可以使得温度场求解方程形式与所 采用的程序协调一致,并可使温度场的显式解法与隐式解法采用统一方程。 2、混凝土浇筑过程中温度场仿真分析时,散热边界随着施工过程不断变化, 对复杂结构要人工找出不同施工阶段相应的散热边界将是一项非常繁琐的工作。 为此,本文提出了一种自动寻找不同施工阶段散热边界的方法。 二、本文对含有软弱夹层或结构面的岩体和带初间隙的摩擦接触问题的有限 元分析方法进行了研究 1.用矩形或柱状常规薄层实体单元描述平面或空间岩体问题的夹层材料或 结构面,其精度比简化的节理单元或夹层单元要高。 2.对于带初间隙的摩擦接触问题,本文提出了基于矩形或柱状常规薄层实 体单元并以高斯点来描述接触状态的求解方法,使得接触状态的迭带和接触时的 摩擦迭带能同时进行。且具有以下优点:(a)能有效处理交叉或带拐点的接触面 问题;(b)可以有效地模拟施工过程带来的接触缝问题。 3、对厚度为零的结构面问题提出了相应的有效分析方法。基于夹层材料或 结构面的屈服、破坏一般是沿着结构面的走向发生,且抗拉强度很低,因此提出 了适用于夹层材料或结构面的广义摩尔库仑(简称MC)屈服准则。 三、本文综合了直接解法和迭带解法各自存在的优点,对目前国际上流行的 Jacob i 预条件共轭梯度迭代法进行了改进,提出了建立在结构分块基础上的结 构分块预条件共轭梯度迭代法。该法对求解超大型线性方程组和局部区域材料非 线性是非常有效的。 四、本文总结了结构有限元分析中存在的几类非线性问题,推导了弹塑性材 料的非线性有限元求解公式。在总结己有非线性有限元解法的基础上,首次引入 了刚度矩阵逆阵的Newmann展开算法,推导了相应的计算公式并对其收敛性和 如何保证解的收敛性进行了探讨,使得局部非线性问题只在局部非线性区域重新 形成刚度矩阵并求逆的求解成为可能,同时使得失衡力迭代可以采用精度高的牛 顿解法,丰富了大型结构非线性有限元方程组求解的方法。 五、三峡永久船闸在开挖施工过程中,发现有许多大小不等的块体,为了保 证这些块体的稳定性,设计部门根据不同情况提出了相应的加固方案。但这些方 案并未计及闸室墙与块体及岩体的相互作用情况。以往研究结果表明,作用在联 结闸室墙与岩体间锚杆的应力较大,且多为拉应力,显然其对块体的稳定是不利 的。本文将第二篇中的基本理论和方法,首次应用于研究混凝土施工浇筑过程、 混凝土与岩石之间的接触非线性机理、锚杆的作用及块体与岩体间结构面的非线 性特性,从而确定了块体的稳定性、闸墙结构变形、应力和锚杆的应力分布等。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:U641.2

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【引证文献】
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1 张柏成;复杂地基与结构静、动力相互作用分析研究[D];河海大学;2003年
2 章杭惠;混凝土拱坝病险及加固仿真分析[D];河海大学;2003年
3 李淼;软基基础与土相互作用分析方法研究[D];河海大学;2003年
4 佟宏伟;百色水电站尾水渠高边坡三维有限元静、动力分析研究[D];河海大学;2003年
5 魏忠元;碾压混凝土坝设人工短缝温度应力的仿真分析[D];西安理工大学;2006年
6 潘树军;灯泡灌流泵站结构受力分析[D];河海大学;2007年
7 耿捷明;溢洪道挑流鼻坎温度场与温度应力仿真分析[D];西安理工大学;2009年
8 张蕊;不对称闸墙双铰底板式闸室结构仿真分析[D];重庆交通大学;2012年
【参考文献】
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1 李润方;关于有摩擦的弹塑性接触问题有限元分析[J];重庆大学学报(自然科学版);1987年03期
2 郑家栋;;解弹性接触问题的边界积分方程——边界元方法[J];固体力学学报;1985年02期
3 程旺全,罗继伟;多体无摩擦弹性接触问题的罚有限元法[J];固体力学学报;1989年01期
4 卓家寿;姜弘道;;带有夹层岩基的三维弹塑性分析[J];华东水利学院学报;1979年02期
5 姚纬明,李同春,任旭华,夏颂佑;带软弱结构面岩体的弹塑性有限元分析[J];河海大学学报(自然科学版);1999年03期
6 章青;有限元分析中开挖释放荷载的正确计算——对“有限元计算深开挖中挖方等效荷载的分析”一文的讨论[J];河海大学学报(自然科学版);1999年03期
7 任其全;弹塑性接触有限元分析的凝缩法[J];航空学报;1988年06期
8 孙苏明,钟万勰;有间隙带摩擦弹性接触问题及参数二次规划解[J];计算结构力学及其应用;1989年03期
9 刘崇德,陆大成;用边界元法分析有摩擦弹性接触问题的一个新方法[J];计算结构力学及其应用;1990年03期
10 胡家赣;解线性代数方程组的PE方法[J];计算数学;1982年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张吉园,张志勇,邢仲星;多模型Biot固结有限元分析[J];四川建筑科学研究;2000年01期
2 张凡,曹振,黄羽中;桩桥墩下土钉支护的土钉内力有限元分析[J];四川建筑科学研究;2003年03期
3 杨从娟,武兰河;双线铁路箱形梁水化温度场及温控研究[J];四川建筑科学研究;2004年03期
4 康景文,朱大勇;一种边坡锚固力新的计算方法[J];四川建筑科学研究;2005年05期
5 徐伟良;郑廷银;蒋菡;;钢结构的弹塑性大位移研究分析[J];四川建筑科学研究;2006年01期
6 何益斌;肖阿林;卢利平;黄频;;某工程水池池壁开裂原因分析及防治措施[J];四川建筑科学研究;2009年01期
7 占玉林;赵人达;徐腾飞;唐承平;;钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥非线性研究[J];四川建筑科学研究;2009年06期
8 王新征;邢利英;马可栓;;既有铁路下浅埋暗挖通道地表沉降的数值模拟[J];四川建筑科学研究;2010年04期
9 李占印;董继红;;水泥恒温水化放热统一模型[J];四川建筑科学研究;2011年04期
10 董继红;李占印;;混凝土绝热温升公式的理论推导与试验研究[J];四川建筑科学研究;2011年05期
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1 卢央泽;李丽君;张明峰;;充填法开采条件下导水裂隙发育规律预测与分析[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
2 杨军;王鑫;陈美玲;杨莉;高宏;;改性纳米SiC粉体对铸造马氏体不锈钢力学性能影响的研究[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
3 李建林;周济芳;邓华锋;;三峡工程中几个重大的结构问题研究——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
4 李同春;杨涛;张柏成;;结构与复杂地基相互作用分析的非一致网格解法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
5 高正夏;赵海滨;;向家坝坝基岩体软弱夹层渗透变形现场试验研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
6 高成雷;朱永全;;浅埋暗挖洞桩法参数敏感性分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 齐永正;;地基一基础一上部结构共同作用三维数值模拟分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
8 郑子君;黄伟;;多点约束的从自由度消去法的一种实现[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
9 张国新;王振红;;钢筋混凝土结构内力研究[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
10 孙钧;戚玉亮;;厦门海底隧道围岩稳定性正算反演分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
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1 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
2 姚锦宝;考虑土—结构动力相互作用的轨道交通引起的环境振动及隔振措施研究[D];北京交通大学;2010年
3 荆燕飞;线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用[D];电子科技大学;2010年
4 任志刚;预条件算法及在电磁场数值模拟中的应用[D];电子科技大学;2010年
5 朱崇辉;筑坝土料的水利工程性质研究[D];西北农林科技大学;2010年
6 殷昊;基坑逆作法及土体—支护结构变形性状研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 许兰民;青藏铁路五道梁冻土区工程结构热扰动研究[D];北京交通大学;2011年
8 张俊清;高速列车空心车轴表面裂纹应力强度因子研究[D];北京交通大学;2011年
9 郭小红;厦门翔安海底隧道风化槽衬砌结构稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
10 王辉;珠三角花岗岩残积土边坡稳定性分析及非线性预测[D];吉林大学;2011年
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1 鲁博文;预应力混凝土箱梁非线性有限元分析[D];郑州大学;2010年
2 胡志超;箱型钢筋混凝土倒虹吸非线性有限元分析[D];郑州大学;2010年
3 张鹏;橡胶坝静动力特性有限元分析[D];山东农业大学;2010年
4 李鸿飞;自动化弹库接口技术及碰撞动力特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘波;地铁隧道围岩监测与有限元模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 齐平;后注浆钻孔灌注桩的承载力及沉降研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 牛炜;约束矩阵方程AX=B的迭代解法及其最佳逼近[D];长沙理工大学;2010年
8 田静;约束矩阵方程及迭代解法的预处理技术[D];长沙理工大学;2010年
9 范雪;钢管混凝土柱—工字钢梁半刚性节点有限元分析[D];合肥工业大学;2010年
10 莫宗云;索—混凝土板预应力组合网架静力与可靠度分析[D];河北工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽;边坡稳定分析的一些进展[J];地下空间;2001年04期
2 吕洪根;坞式闸首底板计算方法的分析[J];重庆交通学院学报;1989年01期
3 刘晓平;对坞式结构常规设计方法的探讨[J];长沙交通学院学报;1995年04期
4 顾冲时;有限元法在分析拱坝坝肩稳定中的应用[J];大坝观测与土工测试;1996年03期
5 曹广德,李同春;半无限弹性地基上任意形状弹性基础板的有限元分析[J];东北水利水电;2002年11期
6 杨柏坡,廖振鹏;结构-土相互作用有限元解法及改造通用程序的初步结果[J];地震工程与工程振动;1986年04期
7 钟万勰,李锡夔;不可压缩材料有限元分析中的广义位移方法[J];大连工学院学报;1981年04期
8 钟万勰,朱建平;薄壁杆件有限元中的广义位移方法[J];大连工学院学报;1985年04期
9 黄达海,殷福新,宋玉普;碾压混凝土坝温度场仿真分析的波函数法[J];大连理工大学学报;2000年02期
10 高政国,黄达海,赵国藩;沙牌碾压混凝土拱坝温度场仿真计算[J];大连理工大学学报;2001年01期
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1 李同春;温召旺;曹广德;;杆件与块体结构共同受力的有限元分析方法[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
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1 张宇鑫;大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析[D];大连理工大学;2002年
2 张燎军;水工结构接触问题的力学模型及其在三峡工程中的应用[D];河海大学;2005年
3 梅明荣;掺MgO微膨胀混凝土结构的温度应力及其有效应力法研究[D];河海大学;2005年
4 刘西军;大体积混凝土温度场温度应力仿真分析[D];浙江大学;2005年
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1 兰晓妮;船闸闸室结构施工过程有限元仿真分析[D];重庆交通大学;2011年
2 王丽英;基于ABAQUS的船闸闸首结构有限元分析[D];重庆交通大学;2011年
3 温召旺;高拱坝设计中的有限单元法实用化研究[D];河海大学;2002年
4 卢智灵;边坡稳定与锚固洞桩加固构件内力分析方法研究[D];河海大学;2002年
5 赵进勇;滑坡问题的数值分析、神经网络预测及智能整治研究[D];河海大学;2002年
6 李胜福;混凝土重力坝自适应有限元应力分析及改善坝踵应力分布状态方法探讨[D];大连理工大学;2002年
7 李淼;软基基础与土相互作用分析方法研究[D];河海大学;2003年
8 徐帮树;三峡永久船闸中隔墩和闸室直立边墙变形机理的数值研究[D];山东科技大学;2003年
9 张丹;边坡稳定及抗滑桩内力分析方法研究[D];河海大学;2004年
10 单智杰;灯泡贯流式水电站厂房三维静动力分析[D];西安理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 徐力群;沈振中;吕军;徐林;;思林水电站船闸高边坡稳定安全分析与评价[J];水利水电科技进展;2008年06期
2 王星梅;刘远胜;;南水北调东线第一期工程淮阴三站结构设计[J];水利水电科技进展;2010年04期
3 向衍;吴中如;;混凝土坝与坝基互馈面及其确定[J];水利水运工程学报;2007年01期
4 冯治刚;王桂生;吴晓荣;杨中;;基于时间序列法的高拱坝强度安全裕度分析评价模型及应用[J];水电能源科学;2013年11期
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1 李小彭;面向产品广义质量的“1+3+X”综合设计法及其应用研究[D];东北大学;2006年
2 杨书燕;特殊地形上结构非线性地震反应的研究[D];天津大学;2006年
3 高海;消化池结构分析与应用研究[D];天津大学;2009年
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1 孙大为;长岭水库拱坝加固前后三维有限元分析[D];郑州大学;2010年
2 潘杰麟;车辆移动荷载作用下基坑支护桩—土相互作用研究[D];武汉理工大学;2011年
3 丁琼;后方堆载作用下高桩码头变形研究[D];天津大学;2010年
4 宋凤敏;东营滨海地区刚性桩桩土相互作用研究[D];中国石油大学;2011年
5 许诺;有限单元法在拱坝设计中的应用[D];福州大学;2006年
6 蔡汝铭;接触问题的有限元求解及其在重力坝稳定分析中的应用[D];河海大学;2006年
7 佀赟;软岩基座上高陡危岩体加固及稳定性分析研究[D];河海大学;2006年
8 张媛;预压托换桩的回弹机理及控制方法研究[D];西安科技大学;2006年
9 李海林;桩—土相互作用的数值模拟分析[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 董翌为;基于E-B模型的混凝土面板堆石坝计算及程序开发[D];西安理工大学;2006年
【二级参考文献】
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1 郭宝霞;柔性支承滚动轴承负荷分布的光弹性实验研究[J];轴承;1984年05期
2 陈万吉;用有限元混合法分析弹性接触问题[J];大连工学院学报;1979年02期
3 张汝清,张华;弹塑性接触问题有限元分析的一种方法[J];重庆大学学报(自然科学版);1987年S1期
4 王勇,殷宗泽;有限元计算深开挖中挖方等效荷载的分析[J];河海大学学报;1998年05期
5 陆山;用边界元-数学规划法解弹塑性接触问题[J];航空学报;1985年06期
6 任其全;弹塑性有限元分析的凝缩法[J];航空学报;1985年06期
7 郭仲衡;弹性接触问题有限元分析的“广义子结构法”[J];中国科学;1980年09期
8 钟万勰;弹性接触问题的势能原理及其算法[J];计算结构力学及其应用;1985年01期
9 钟万勰;弹性接触问题的变分原理及参数二次规划求解[J];计算结构力学及其应用;1985年02期
10 胡家赣;解线性代数方程组的PE方法[J];计算数学;1982年02期
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1 熊宇;为三峡永久船闸通航作好准备[J];中国水运;2000年08期
2 郭涛;影响三峡永久船闸初期正常运行的因素[J];中国水运;2000年11期
3 王青屏;长江三峡永久船闸开挖爆破施工技术[J];爆破;2000年03期
4 佟锦嶽,王胜洪,王文辉,莫晓聪;三峡永久船闸二期工程开挖爆破对输水洞施工影响的研究[J];爆破;2000年S1期
5 王青屏;长江三峡永久船闸开挖爆破几个技术问题讨论[J];爆破;2000年S1期
6 刘利军;三峡永久船闸工程开挖爆破施工技术[J];爆破;2000年S1期
7 莫晓聪,莫晓明,龚存冰;自适应神经网络在三峡永久船闸变形监控中的应用[J];大坝与安全;2000年02期
8 邹俊;三峡永久船闸边坡不稳定块体处理[J];中国三峡建设;2000年07期
9 付冰清,薛果夫;三峡永久船闸变形监控指标的研究[J];水文地质工程地质;2000年04期
10 莫晓聪;;三峡永久船闸边坡开挖爆破振动的安全监控[J];湖北水力发电;2001年01期
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1 莫晓聪;;三峡永久船闸爆破振动安全监控[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
2 马能武;刘德军;叶青;;三峡永久船闸高边坡岩体的变形分布特点[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
3 邹剑平;;三峡永久船闸层间缝处理控制与体会[A];2004水利水电地基与基础工程技术[C];2004年
4 张瑞凯;;三峡永久船闸水力学问题研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
5 刘云峰;齐欢;;三峡永久船闸决策与仿真系统中的优化编排算法[A];2001系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 马能武;赵全麟;叶青;黄建国;;三峡永久船闸高边坡岩体的变形特征[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会年会暨学术交流会论文集[C];2000年
7 邹剑平;;三峡永久船闸层间缝处理控制与体会[A];2004水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会2004年学术会议论文集[C];2004年
8 杨林;;三峡永久船闸现地控制系统现场调试体会[A];船闸科技2002-2005年度优秀论文集[C];2006年
9 朱杰兵;景锋;;三峡永久船闸一期开挖锚杆应力监测成果分析[A];岩土力学研究与工程实践[C];1998年
10 孙云志;王军怀;;三峡永久船闸高边坡卸荷岩体渗透性特征[A];岩土工程数值方法与高性能计算学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者龚达发、杜若原;三峡永久船闸试通航准备工作就绪[N];人民日报;2003年
2 施勇峰 杨慎勤;三峡永久船闸开始有水调试[N];新华每日电讯;2002年
3 记者 张先国 薛莹;三峡永久船闸免费过[N];新华每日电讯;2003年
4 记者 刘蜀鄂 通讯员 熊壮中 徐景健;三峡永久船闸创多项世界纪录[N];湖北日报;2002年
5 通讯员 杨跃萍;中光厂三峡永久船闸首批油缸通过验收[N];中国船舶报;2001年
6 记者 石玉平 通讯员 张文欣 黄桂莉;“天下第一门”全部制造完工[N];中国船舶报;2001年
7 本报记者 于莘明 通讯员 翟俊甫 翟平国 熊壮中;三峡永久船闸是这样切出来的[N];科技日报;2003年
8 本报记者 杜若原;智慧汗水献三峡[N];人民日报;2002年
9 中央人民广播电台记者 吴天智 新华社记者 黄秋生 新华社通讯员 方金勇;劈出长江“第四峡”[N];人民日报;2000年
10 郭瑞宏 本报记者 翟平国;“钢铁”是这样炼成的[N];中国电力报;2004年
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1 姚纬明;三峡永久船闸闸室墙及边坡的强度与稳定性研究[D];河海大学;2000年
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1 韩辉;三峡永久船闸地面工程混凝土质量控制与研究[D];西安理工大学;2004年
2 陈亮;三峡永久船闸高边坡开挖变形的离散元法分析[D];河海大学;2007年
3 徐帮树;三峡永久船闸中隔墩和闸室直立边墙变形机理的数值研究[D];山东科技大学;2003年
4 李进超;三峡永久船闸砼衬砌墙结构设计与监测[D];河海大学;2006年
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