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水平薄弱面对碾压混凝土坝的安全影响评价

吴丹  
【摘要】:随着碾压混凝土重力坝在设计、施工方面的成熟,现在已呈现出向高坝型发展的趋势,目前我国正在建设的龙滩水电站大坝是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝。而碾压混凝土坝不同于普通现浇混凝土坝,它是由每层铺筑定量混凝土碾压而成,如果层间结合差,抗剪强度低,就会影响坝体的安全性。此时除了须计算坝基面抗滑稳定,还须计算坝体沿碾压混凝土层面的抗滑稳定安全度。 龙滩大坝在施工过程中由于受碾压仓面大、高温多雨季节连续施工等影响,个别坝段的水平层面存在形成局部范围薄弱面的可能。本文的主要研究任务是合理分析与评价薄弱层面对坝体的安全影响。 本文建立了平面有限元模型,在薄弱而具体位置未知的情况下考虑了9种不同的随机薄弱面位置,主要从抗滑稳定的角度分析薄弱层面对坝体的影响。对坝体失稳判据进行了研究,将边坡失稳判据用于碾压混凝土坝。分析了目前一些主要抗滑稳定分析方法,如刚体极限平衡法、分项系数有限元法、强度储备法等,分别采用这些方法计算了层面抗滑稳定安全系数并进行比较。提出逐步降低抗剪强度法用于判断碾压混凝土坝沿薄弱层面的安全稳定,并与其他方法结果进行分析比较。另外计算了坝体各层面的可靠度,结果表明与安全系数是相互对应的。 动力分析中,考虑水体振荡影响,建立了流固耦合有限元方程,边界条件采用粘—弹性边界,运用基于增量表达式的广义Newmark-β法计算动力时程响应。对结构进行线弹性分析,计算层面的安全系数与可靠度与静力结果进行了比较。 最后本文对计算结果进行了总结,找出最不利工况,评价了龙滩大坝中存在的随机薄弱层面对坝体安全产生的影响,提出了建议,并指出文中分析方法存在的不足。


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