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水电站浆砌石主坝三维有限元分析

(2023-06-10 20:52:58)
标签:

有限元分析

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结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

水电站浆砌石主坝三维有限元分析

欧田水电站位于肇庆市北部山区,水电站是一个发电、灌溉、排涝的综合水利工程,总库容181m3,有效库容130m3,校核水位227.88m,设计水位227.27m,正常水位225m,死水位200m主坝为砌石重力坝,坝高48m(坝底高程182m,坝顶高程230m,防浪墙高1.2m),坝长88.8m,坝顶宽度5m典型的浆砌石坝体断面尺寸

圣维南原理指出,为了消除坝基和山体边界条件对整个坝体受力产生影响,应当尽可能扩大计算范围本次大坝有限元分析计算模型取长130m,约坝底部长度的3倍,高132m,约为坝高2.5本次的计算过程中坐标系选用笛卡尔直角坐标系,坐标轴分别为XYZ,坐标原点O的位置在整个模型坝基的最底点,也就是坝基上游面左岸部位顺水流方向定义为X轴,正方向指向下游沿坝轴方向定义为Y轴,正方向从左岸指向右岸竖直方向定义为Z轴,正向朝上。

由于缺乏资料,对于坝体、基岩及廊道衬砌参考材料的常用参数进行拟定,参数取值(见表1)

主要荷载包括自重,扬压力,静水压力等计算工况包括

(1)正常蓄水位225m,下游水位183m

(2)设计水位上游227.4m,下游水位183m

(3)校核水位上游228m,下游水位183m

为了能更真实有效地模拟面砌石坝应力应变的情况,同时考虑到对坝体内廊道衬砌进行比较精确的计算,本次划分网格采用了较特别的方法,划分出了三维网格数据本次共划分28139单元,30021节点在坝身、和坝基交接部位网格剖分比较精细,在廊道附近网格划分密集在坝基下部剖分比较粗在本次分析共选用三种岩土层,分别为坝身浆砌石、混凝土防渗材料和基岩,采用弹性模型,主要选用四面体和六面体单元

本次浆砌石坝有限元模型中,上游断面和下游断面只定义水平约束(X=0),坝基底面的约束定义在竖向(Z=0),模型两侧的约束定义为水平约束(Y=0),约束节点总数3526个,其它的结构面定义为自由边界,水库大坝三维网格(见图2)

   通过对三维实体模型的计算结果分析,发现坝基和坝体在坝轴线方向的应力和应变值都比较小,所以在对整个模型结果进行分析时,只对顺着河流方向(X)和竖直方向(Z)进行小主应力、大主应力和XZ方向的应变进行分析由于沿着坝轴线方向上个坝段构造不一样,所以选出两个典型坝段断面进行分析分别命名为纵剖面A1(Y=79m坝体中部)A2(Y=55m坝体靠边界处)经分析计算,给出了坝基和坝体两个典型剖面的大主应力、小主应力分布图和水平向(X)位移和竖直(Z)向位移分布图

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