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基于ANSYS中小型土石坝沉降有限元计算分析

崔佰伟  
【摘要】:土石坝是一种古老的、由土石料填筑而成的挡水建筑物[1]。由于渗流稳定产生的破坏实例逐渐减少,而由于沉降不均匀,从而导致坝体产生较大裂缝,严重可能会导致溃坝却非常普遍。对于大型土石坝来说,有一套相对完善的检测系统来保证大坝的安全运行,而对于中小型坝体由于经济效益等原因,监测系统可能没有那么完善。随着我国水利工程建设步伐加快,探索一种能够对实际工程沉降问题进行有效的仿真模拟的数模计算方法对减少土石坝后期运行管理的成本具有很重要的意义。所以探索数模计算方法就更显得尤为迫切。本文创新点在于通过对几种常见的土体本构模型进行比选以工程实例为基础,利用弹塑性模Drucker-Prager模型对土石坝进行弹塑性计算分析。为了验证模型的可行性及准确性,对工程实例用PROE建立模型,利用ANSYS分析软件的强大分析处理功能进行三维有限元建模计算,得到工程概念下的累计沉降。在对其完建期沉降量进行监测,两者相互校核,且结果比较吻合。经ANSYS计算结果与实际监测数据进行比较,证明ANSYS中自带弹塑性模型Drucker-Prager模型计算结果与实际监测结果较为吻合,计算精度满足实际工程要求。计算结果数据合适,位移梯度分布趋势合理。为以后类似问题工程计算提供理论依据。并且为土石坝填筑碾压的质量控制具有指导作用,也对土石坝的安全具有重要意义。


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