混凝土重力壩三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計

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1、第34卷第8期人民黃河Vo1．34．No．82012年8月YELLOWRIVERAug．，2012【水利水電工程】混凝土重力壩三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計李林科，張愛軍(西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌712100)摘要：隨著重力壩在工程中的廣泛應(yīng)用及新建重力壩壩高不斷增加，其局部壩段的工作狀況對大壩的整體運行影響也越來越大，因此選擇適合工程實際的重力壩壩型顯得尤為重要。通過抗剪斷穩(wěn)定計算和三維數(shù)值分析相結(jié)合的方法，分析了某重力壩的安全穩(wěn)定性。計算結(jié)果表明，該壩壩肩段出現(xiàn)拉應(yīng)力，以此對原設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)

2、化后新壩型壩肩段無拉應(yīng)力出現(xiàn)。原方案與優(yōu)化方案的對比分析表明：類似工程中，重力壩壩肩段設(shè)計應(yīng)采用壩肩段與主壩段有一定角度或類似于拱壩的形式布設(shè)，以減小壩肩拉應(yīng)力；在同類重力壩安全穩(wěn)定分析時，可采用抗剪斷穩(wěn)定計算與三維數(shù)值模擬相結(jié)合的方法；在二維計算滿足規(guī)范要求時，三維數(shù)值模擬可采用彈性材料計算。關(guān)鍵詞：重力壩；優(yōu)化設(shè)計；抗滑穩(wěn)定；數(shù)值模擬中圖分類號：TV642．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2012．08．0433DNumericalSimulationandOptimiz

3、ationofConcreteGravityDamLILin—ke，ZHANGAi-jun(CollegeofWaterResourcesandArchitecturalEngineering，NoahwestA&FUniversity，Yangling712100，China)Abstract：Withwideorrangeapplicationofconcretegravitydamandtheincreasingofitsheight，theimpactofworkingconditionsinpartofda

4、monthewholedamoperationsystemisgrowing．Thus，gravitydamoptimizationdesignwhichaimstofitforengineeringpracticeispa~ieularlyimpor-tant．Basedonatypicalexampleofgravitydam，anewmethodthat3Dnumericalsimulationcombinedwithanti—cutstabilityanalysiswasemployedtoanalyzeth

5、estabilityofthatgravitydam．Thecalculationresultsindicatesthattensionstressappearedinabutment，hereofanoptimizationbasedontheoriginaldesigniscarriedout，andtheimprovedresultsshowsthatthereisnotensionstressinabutment．Bycomparingtheoriginaldesignandoptimizeddesign，c

6、onclusionsaregivenasfollowing：inordertoreducemaximumtensileinabutment，concretegravityabutmentshouldbede—signedacertainanglewithmaindamorbedesignedsimilartoabutmentofarchdam；themethodof3Dnumericalsimulationcombinedwithanti-cutstabilityanalysisCanbeusedintheanaly

7、sisofcongenergravitydam；whentheresultsof2DslidingstabilityanalysisCansatisfycode’Srequire—ments，elasticmaterialcanbeusedin3Dnumericalsimulation．Keywords：gravitydam；optimizationdesign；slidingstability；numericalsimulation混凝土重力壩結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，在水利工程中應(yīng)用較多，近年來新建重力壩的壩高不斷增加

8、，其局部壩段的工作狀1工程概況況對大壩整體運行的影響也越來越大，為了發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益，某水庫為主要供水水源工程，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和養(yǎng)魚等綜合必須保證高重力壩能夠安全穩(wěn)定運行。目前，重力壩的研究重效益，對保證附近鉬礦的正常開采運行具有重要的作用。水庫心逐漸由以前單一的靜力計算向靜動力分析轉(zhuǎn)變I4，由二維大壩為實體}昆凝土重力壩，最大壩高為55m，壩頂高