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沥青混凝土心墙坝竣工期应力变形有限元分析.pdf
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1、沥青混凝土心墙坝竣工期应力变形有限元分析 古军 , 谢鹏 尚琨 。 ( 1 西安 市防汛机动 抢险 队 陕西 西安 7 1 0 0 0 7 : 2 中国水电建设集团十五工程局有限公司第四工程公司 陕西 西安 7 1 0 0 6 5 ; 3 西安 市西北 郊城 市排 洪 渠道 管理 中心 陕西 西安 7 1 0 0 0 7 ) 摘 要 由于沥青混凝土心墙坝具有结构简单、 建造经济、 受气候条件影响小等优点, 越来越受到人 们的关注。本文采用 D u n c a n C h a n g非线性 E B模型模拟大坝堆石体及沥青混凝土心墙的 本构关系, 考虑沥青混凝土心墙 与坝体堆石料间的接触, 采用三
2、维有限元方法对某沥青混 凝土心墙坝应力变形进行计算分析。 关键词 沥青混凝土心墙; 本构关系; 接触 中图分类号 : T v 3 1 5 文献标识码: B 1工程概况 某水 利枢 纽 工程 总装 机容 量 为 2 4 6万 k W ,水 库 正 常 蓄 水 位 1 5 3 0 m, 死 水 位 1 5 1 0 m, 总库容 1 2 4亿 m 。挡 水建筑 物为 沥 青 混 凝 土心 墙 堆石 坝 , 最大 坝 高 1 7 0 m, 按 1 级 建筑 物设计 , 坝顶 长度 2 1 9 4 4 m, 坝顶宽 度 1 2 m。 整个坝体修建在厚约 3 0 m的覆盖层上。 心墙最 大高度 1 3 3
3、 m, 顶厚 0 6 m, 向下 逐渐 加 厚 , 至 1 4 0 3 m高程厚度 1 5 m, 底部 设约 3 m高 的 大 放 脚 ,放 脚 处 心 墙 厚 度 从 1 5 m 变 为 3 0 m 。紧邻沥青混凝土心墙上 、 下游分别设 I 型过渡层和 I I 型过 渡层 , 水平 宽度分别为 2 m 和 2 m4 m( 顶部 2 m, 底部 4 m) 。心墙放 大基 础位于混凝土垫座上 , 垫座宽 8 m, 高 2 m 。 2有 限元计算模型和计算参数 2 1材料 的本构 关系 表 1 D u n c an C h a n g 非线性 E B模 型能很好 地模拟堆石体的应力变形特性 ,
4、模型公式简 单、 参数物理意义明确 , 且参数的测定方法 成熟 、简单 ,因而 在堆 石 坝计 算 中被 广 泛 应用 。本文 采 用 Du n c a n C h a n g双 曲线 E B 模型模拟筑坝堆石体和沥青混凝土的本构 关 系 。 坝 体堆 石料 及 沥青 混 凝 土 E B模 型试 验参数见表 1 。 2 2接触 面的模 拟 建 立有 限元计算 模 型时 , 当两 种相邻 材 料 的变形相 差较 大时 , 受力 变形后 接触 面上 产 生错 动 、 滑 移或 开 裂 , 即 当接 触 面上 剪应 力达到莫尔一库仑破坏准则时, 剪应力和剪 切位移之间不再遵循某一特定关系, 为此常
5、在性质差别较大的相邻材料之间设置接触 单元 。本 文进行 应力变 形分 析时 , 在 心墙 与 其 两侧 过 渡 层之 间 、底部 混 凝 土垫 座 与心 墙 、坝体 相交 处 以及 两岸 混 凝 土垫 座 与心 坝体堆石料及沥青混凝土 E B模型试验参数 墙、 坝体相交处分别 没置了接触单元。 接触单元形式采用无厚度的 G o o d m a n 单元 , 接触 面模 型参数见 表 2 。 2 3有 限元计算 模型 及荷载 分级 计算 模 型 网格 剖 分 主要 采 用 8节 点 6 面体单元 , 将坝体和地基离散后共得到单元 有 1 1 3 9 4个 , 节 点 1 3 5 4 1 个 。
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