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塑性混凝土防渗墙应力变形有限元分析

滕彦磊  
【摘要】: 混凝土防渗墙是土石坝工程中主要的防渗型式之一,尤其对土石坝除险加固工程,混凝土防渗墙因其施工方便,防渗效果好等优点,多被采用。工程实践表明,一般的刚性混凝土防渗墙存在着一些缺点,主要的问题是弹性模量高,极限应变较小,墙体易出现裂缝,降低了防渗效果,威胁到大坝的安全。近些年来,塑性混凝土由于具有渗透系数小、变形模量低、能适应周围土体的变形、强度随围压的增加而提高等特点,而受到人们的广泛关注。 基于此,本文以国际上通用的大型有限元分析软件ABAQUS作为计算工具进行了如下研究: 1.以ABAQUS为开发平台,实现了邓肯张E-B本构模型的二次开发,并且以一个水库大坝中的塑性混凝土防渗墙为例对开发的程序进行了一系列严格验证,结果证明开发是成功的。 2.用非线性邓肯张E-B模型研究了某水库大坝防渗墙在静水压力荷载作用下的应力变形特性(包括一种刚性混凝土防渗墙和四种弹性模量不同的塑性混凝土防渗墙),从而得出了这几种墙体的应力变形的规律。 3.对计算结果进行了对比分析,能看到塑性混凝土防渗墙在静水压力荷载作用下的应力状态要优于刚性墙,并且塑性混凝土防渗墙墙体内拉应力随着弹性模量的减小而减小,当弹性模量小于一定值时,墙体内无拉应力。 4.对不同厚度的刚性墙和塑性墙进行了计算对比,分析结果表明,墙体厚度对防渗墙的变形影响不是十分明显;各种情况下防渗墙上游侧竖向应力随高度分布图基本相似,不同厚度的刚性墙或不同厚度的塑性墙的最大拉应力数值相差不大,但是塑性混凝土防渗墙的拉应力值明显小于刚性墙的拉应力。


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