论文部分内容阅读
沥青混凝土心墙坝因具有能够适应复杂地质条件的能力被广泛使用于我国西北、东北等高海拔条件恶劣地区。在相同地质条件下,坝体高度越高,其带来的经济效应越大。由于水压力的作用,心墙会向下游产生挠曲变形,而河谷宽度不变,则心墙坝肩处会产生拉应力。但随着高度的增加,传统直心墙直坝坝肩处拉应力会逐渐增大。在拉应力超过沥青混凝土抗拉强度时,心墙会产生拉裂缝,从而导致溃坝。为减小拉应力,我们提出将传统直心墙直坝设计成心墙为凸向上游的曲心墙直坝。而我国西部地区工程地质条件复杂,地震频发、强度大。若这些地区高坝发生地震破坏,就会产生严重后果。因此,本文通过ABAQUS和Geo Studio有限元软件研究不同坝体高度(90m、50m、130m、150m)和不同心墙曲率(6.7 × 10-5 m-1、9.6 × 10-5 m-1、1.1 × 10-4 m-1)的沥青混凝土心墙坝三维有限元静、动力心墙、坝体等应力、变形、抗震能力的变化规律。本文的主要研究成果有:(1)对不同坝体高度(50m、90m、130m、150m)的直心墙直坝进行有限元研究,研究坝高对心墙和坝体的影响。结果表明,随着坝高的增加,心墙与坝体上承受的压应力在逐渐增加,但坝肩处的拉应力也会增加。在地震过程中,其各方向加速度与位移均随着坝体高度的增加而增加。同时坝高对顺河向位移与加速度影响较大,竖向位移与加速度其次,对坝轴向位移与加速度影响最小。(2)采用了不同心墙曲率的曲心墙直坝(6 7 × 10-5 m-1、9.6×10-5 m-1、1.1×10-4 m-1)代替直心墙直坝。结果表明,曲心墙可以有效减小坝肩处的拉应力,且心墙曲率越大,拉应力越小,压应力有小幅度的增加。地震过程中,曲心墙比直心墙抵抗地震能力强,但曲率与抗震能力不是正比例关系,其中有限值,当心墙曲率取为限值时,其抵抗地震能力达到最强,心墙曲率大于或小于限值时,其抵抗地震能力有所减小。该限值在9 6 × 10-5 m-1到1.1 × 10 4 m-1之间。且心墙曲率对加速度影响较大,对动位移影响较小。(3)通过分析不同坝体高度(90m、50m、130m、150m)的直心墙直坝与不同心墙曲率(6.7 × 10-5 m-1、9.6 × 10-5 m-1、1.1 × 10-4 m-1)的曲心墙直坝坝坡在不同地震波峰值(0.38g、0.55g、0.7g、0.85g)作用下的最小安全系数时程曲线得到,大坝的极限抗震能力对应的峰值加速度为0.70g～0.85g,但不同坝体高度与不同心墙曲率有所不同,当高度越高或心墙曲率越小时,其极限峰值加速度越接近0.70g。