重力壩在我國壩工建筑中占據(jù)著重要地位。重力壩的設(shè)計(jì)，特別是剖面的設(shè)計(jì)，對工程的作用意義重大。采用傳統(tǒng)的材料力學(xué)法研究壩體應(yīng)力，特別是復(fù)雜壩段的應(yīng)力，存在著局限性。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于彈性理論的有限元法對于研究復(fù)雜的壩體構(gòu)造的應(yīng)力有著不可估量的作用。
本設(shè)計(jì)研究重力壩的剖面應(yīng)力分布狀況，依據(jù)其應(yīng)力分布對壩體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用剛體極限平衡法調(diào)整重力壩剖面上游壩坡，以充分利用水重來提高壩體抗滑穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)利用ANSYS有限元分析軟件獲取重力壩實(shí)體剖面的應(yīng)力分布狀況，依據(jù)其分布狀態(tài)，對壩體采取開空腹設(shè)計(jì)。在實(shí)體重力壩中開空腹設(shè)計(jì)可以節(jié)省混凝土材料，同時(shí)也能充分利用混凝土的強(qiáng)度，還可以在空腹中布置發(fā)電廠房，從而達(dá)到降低造價(jià)的目的。研究發(fā)現(xiàn)壩踵和空腹上游側(cè)坡腳點(diǎn)出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象，設(shè)計(jì)中通過調(diào)整空腹上游側(cè)坡度，當(dāng)空腹上游側(cè)坡度為1:0.2時(shí)，可有效地降低應(yīng)力集中現(xiàn)象。隨著分析軟件的發(fā)展，模擬各種復(fù)雜邊界條件下的有限元模型方法為未來壩工設(shè)計(jì)提供了方向。
重力壩剖面應(yīng)力分布與優(yōu)化設(shè)計(jì) 1
摘要 1
關(guān)鍵詞 1
Abstract 2
Keywords 2
1緒論 3
1.1 重力壩設(shè)計(jì)概況 3
1.2 壩體設(shè)計(jì)資料 4
1.3 本設(shè)計(jì)研究問題及方法 5
2非溢流壩段設(shè)計(jì) 6
2.1 擬定基本剖面 6
2.1.1 壩頂高程 6
2.1.2 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)壩頂高程的確定 6
2.1.3 校核洪水位時(shí)壩頂高程的確定 7
2.2 基本剖面的設(shè)計(jì) 8
2.2.1 按滿足強(qiáng)度條件確定壩底寬度T 9
2.2.2 按滿足穩(wěn)定條件確定的壩底最小寬度T 10
2.3 實(shí)用剖面的確定 11
2.4 確定荷載組合 12
2.4.1 荷載組合 12
2.4.2 荷載計(jì)算 12
3重力壩的抗滑穩(wěn)定分析 14
3.1 抗剪強(qiáng)度分析 14
3.1.1 設(shè)計(jì)洪水位時(shí) 15
3.1.2 校核洪水位時(shí) 15
3.2 抗剪斷強(qiáng)度分析 15
3.2.1 設(shè)計(jì)洪水位時(shí) 15
3.2.2 校核洪水位時(shí) 15
3.3 方案分析 15
3.3.1 優(yōu)化壩體的抗滑穩(wěn)定分析 16
3.3.2 抗剪強(qiáng)度分析 18
3.3.3 抗剪斷強(qiáng)度分析 18
3.3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果 18
4重力壩的應(yīng)力分析 18
4.1優(yōu)化壩體材料力學(xué)法的應(yīng)力分析 19
4.2 優(yōu)化壩體有限元法的應(yīng)力分析 23
4.2.1 混凝土重力壩有限元分析的基本原理 23
4.2.2 優(yōu)化壩體的有限元模型建立 25
4.2.3 結(jié)果分析 26
5 空腹重力壩設(shè)計(jì) 30
5.1 空腹重力壩抗滑穩(wěn)定分析 31
5.2 空腹重力壩的有限元分析 32
5.3 空腹調(diào)整分析 36
6 結(jié)論 39
謝辭 41
參考文獻(xiàn) 42
