拱坝设计开题报告

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高碾压混凝土拱坝温控防裂理论研究的开题报告

高碾压混凝土拱坝温控防裂理论研究的开题报告

高碾压混凝土拱坝温控防裂理论研究的开题报告一、研究背景混凝土拱坝是一种应用广泛的重力坝,具有结构简单、耐久性好等优点。

然而,由于水坝温度变化导致的拱坝混凝土热胀冷缩、温度变形等问题,容易导致裂缝出现,对坝体的安全性和稳定性产生不利影响。

因此,如何进行有效的温控防裂是混凝土拱坝设计和维护的重要课题。

二、研究目的本研究旨在探索高碾压混凝土拱坝在温度变化下的热胀冷缩特性和温度变形特性,并设计有效的温控防裂方法,提高混凝土拱坝的安全性和稳定性。

三、研究内容1.高碾压混凝土拱坝材料性能测试:采用高碾压混凝土制作混凝土试块,测定其抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量等性能指标。

2.拱坝温度变化下的热胀冷缩特性研究:采用温度控制设备对混凝土拱坝进行冷却和加热,记录温度变化和热胀冷缩变形,并分析其影响因素。

3.拱坝温度变化下的温度变形特性研究:利用测振仪和光纤光栅仪等设备对拱坝进行振动测试和形变测试,分析温度变形特性。

4.温控防裂方法设计:基于混凝土拱坝的热胀冷缩特性和温度变形特性,设计合理的温控防裂方法,以提高拱坝的安全性和稳定性。

四、预期成果1.高碾压混凝土拱坝材料性能测试数据。

2.拱坝温度变化下热胀冷缩特性和温度变形特性研究数据。

3.温控防裂方法设计方案。

4.论文和研究报告。

五、研究方法1.混凝土试块的制备、性能测试,在标准研究设备中进行。

2.拱坝温度变化下的热胀冷缩特性测定和温度变形特性测定,采用商用温度控制设备和测试设备进行。

3.温控防裂方法设计,分析和总结文献,利用设计软件进行设计。

六、研究难点1.如何准确测试混凝土拱坝在温度变化下的热胀冷缩和温度变形程度。

2.如何设计出适用于不同工况的温控防裂方法。

七、研究意义通过本研究,可以深入了解高碾压混凝土拱坝在温度变化下的特性,设计有效的温控防裂方法,为混凝土拱坝的设计和维护提供理论参考和实用技术。

基于非线性有限元法的锦屏一级高拱坝整体稳定分析的开题报告

基于非线性有限元法的锦屏一级高拱坝整体稳定分析的开题报告

基于非线性有限元法的锦屏一级高拱坝整体稳定分析的开题报告一、选题背景及研究意义高拱坝作为一种高效节能的水利水电工程结构,已经广泛应用于国内外的水利水电工程中。

然而,由于拱坝结构本身具有非线性、非均匀性和复杂性等特点,对其进行合理的力学分析和结构设计是一项十分复杂的任务。

其中,整体稳定性是高拱坝结构工作安全的关键问题之一,因为它与拱坝的压力分配、变形分布、翻滚等问题密切相关。

因此,研究高拱坝的整体稳定性问题具有重要的理论与应用意义。

非线性有限元法是目前国际上研究高拱坝稳定性问题的一种主流方法,它通过对高拱坝结构的离散化和力学计算,可以预测高拱坝结构的受力、变形和稳定性等性能,为高拱坝结构的设计和施工提供重要的理论依据。

然而,在实际应用中,不同的非线性有限元模型会对高拱坝结构稳定性分析产生不同的影响,因此,对不同非线性有限元模型的优缺点进行比较和分析,是进一步完善高拱坝结构分析理论和提高其工程应用水平的必要步骤。

二、研究内容及解决问题的思路本文的研究内容主要是基于非线性有限元法对锦屏一级高拱坝的整体稳定性进行数值模拟分析,比较不同非线性有限元模型对高拱坝结构稳定性计算结果的影响,并结合实际工程中的案例,探讨高拱坝的结构稳定性分析方法和应用。

具体来说,本文的研究思路分为以下几个步骤:(1)对锦屏一级高拱坝的结构特点、工程参数进行系统性分析和描述,确定高拱坝的非线性有限元模型;(2)基于ANSYS等软件平台,建立高拱坝的三维有限元模型,并采用几何非线性、材料非线性和接触非线性等效应,对高拱坝的整体稳定性进行数值模拟计算;(3)比较不同非线性有限元模型对高拱坝结构稳定性计算结果的影响,分析其优缺点和适用范围;(4)结合实际工程中的案例,探讨高拱坝的结构稳定性分析方法和应用,并提出完善高拱坝结构设计和施工的建议和措施。

三、拟用方法和技术路线本文的研究采用基于非线性有限元法的数值模拟方法,结合ANSYS等软件平台,对锦屏一级高拱坝的整体稳定性进行数值模拟计算。

设计混凝土重力坝开题报告

设计混凝土重力坝开题报告
2、混凝土重力坝设计规范中国电力出版社
3、水工设计手册五、六卷(华东水利学院主编)水利电力出版社
4、水力学教材(成都科技大)高教出版社
5、水工钢筋混凝土结构设计规范水利电力出版社
6、水利水电专业毕业设计指南黄河水利出边社
采用稳定性理论研究临界状态判别准则,把重力坝和坝基岩石组成一个结构系统,在外部荷载增量作用下,对于各个增量步求解时,都作为一个平衡问题来分析,考察当时的平衡状态是稳定的还是非稳定的。这样就能预计坝体承载能力,确定介质材料强度的临界安全储备数值,以及研究坝体失稳前的渐进破坏过程。现在考察重力坝系统的一个平衡状态,设系统的广义位移为α,坝体内的应力和应变分别为σ和ε。这时在这个状态施加一个任意不违背几何条件的微小的广义虚位移δα。而得到一个新的状态.我们可以通过这两种状态系统总势能的变化Δ∏来考察重力坝的稳定性。如果外荷载所做的虚功不超过弹性变形能和塑性耗散能的增加,那么重力坝系统是稳定性。如果这个条件不成立,也就是能找到一组广义虚位移,使外荷载所做之虚功大于内能的增加,系统的状态是不稳定的,对于重力坝承载能力的研究,根据应变空间表述本构关系的弹塑性增量理论,考虑混凝土和岩石介质材料应变软化塑性的特点,建立了重力坝稳定性分析计算新方法。考虑材料抗剪断强度参数取值的不同折减方法,进行研究的结果表明:坝基面、碾压混凝土层面以及筑坝材料的应变软化特性(或称强度丧失性质),是根据稳定性理论研究重力坝系统失稳的必要条件。与传统的强度分析方法比较,混凝土重力坝的承载能力由稳定性计算分析成果控制。稳定性分析方法可以直接给出重力坝失稳的判别准则,求得坝体失稳的安全储备系数,使混凝土重力坝承载能力的分析,建立在一个严谨的力学基础之上。根据工程实例的研究过程和该方法是一个可行和合理的分析方法。
⑶混凝土重力坝坝体的温度对应力的影响是很大的,温度不仅在施工期产生重要作用,而且在运行期也显著影响坝体应力,具体到某一大坝纵缝条数与间距对混凝土大坝的温度应力影响的敏感性的研究和分析较少。

拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素研究的开题报告

拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素研究的开题报告

拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素研究的开题报告一、选题背景拱坝是一种重要的水利工程结构,其具有良好的施工可行性、结构稳定性及大容量储水性等优点,因此在水利工程中广泛应用。

然而,随着人们对水利工程抗震性能要求的提高,拱坝结构的地震反应问题备受关注。

目前国内外对拱坝抗震性能的研究较为充分,但大多数研究还停留在理论计算和模拟分析阶段,缺乏针对实际工程的模型试验研究,特别是对拱坝抗震性能设计中影响因素的研究相对不足。

因此,对拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素进行研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究目的本研究旨在探讨拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素的相关问题,为拱坝抗震性能的提升提供理论依据和实际支持。

具体目标如下:1.剖析拱坝抗震性能设计的现状和存在的问题,总结国内外研究进展。

2.针对拱坝抗震设计过程中的关键因素,进行系统性分析和对比研究,比较不同因素对抗震性能的影响。

3.利用物理模型试验对拱坝结构抗震性能进行验证,并从力学角度探讨可能存在的破坏机制及其相关因素。

4.提出基于试验结果的拱坝抗震性能设计建议,并为水利工程结构设计提供参考。

三、研究内容与方法本研究将主要围绕拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素展开如下研究内容和方法:1.文献综述分析:收集国内外有关拱坝抗震性能设计的相关文献,分析其研究现状和趋势,总结研究成果和存在的问题。

2.关键因素分析:对比分析拱坝抗震设计过程中的关键因素,包括拱坝结构几何形态、材料力学特性、地震动参数等,探讨不同因素对抗震性能的影响。

3.物理模型试验:利用物理模型试验对拱坝结构的抗震性能进行验证,记录试验数据并进行分析,比较不同影响因素对物理模型试验结果的影响。

4.分析破坏机制:从力学角度探讨可能存在的破坏机制和破坏形态,分析相关因素和影响因素,并提出相应对策和建议。

四、研究意义与预期效果本研究的意义和预期效果如下:1.对拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素进行了深入研究,为拱坝结构的抗震性能提升提供了理论和实践支持。

坝体设计开题报告

坝体设计开题报告

坝体设计开题报告一、研究背景随着社会的发展,水资源的利用和保护变得日益重要。

坝体作为一种常见的水利工程设施,在灌溉、发电、供水等方面起着至关重要的作用。

因此,坝体设计的研究和优化显得尤为重要。

二、研究目的本研究旨在通过对坝体设计的深入研究,探讨如何在保证结构安全的前提下,提高坝体的效能和使用寿命。

三、研究内容1.坝体结构形式的选择:通过分析各种坝体结构形式的优缺点,选定适合本项目的结构形式。

2.坝体材料的选择:比较不同材料在坝体设计中的性能差异,选择合适的坝体材料。

3.坝体设计参数的确定:确定影响坝体设计的关键参数,并进行合理的设计。

四、研究方法1.文献综述:阅读大量相关文献,了解坝体设计的前沿技术和研究现状。

2.数值模拟:使用专业软件对不同设计方案进行数值模拟,评估设计的可行性和效果。

3.现场实地考察:走访相关水利工程现场,了解实际应用中存在的问题和需求,为设计提供参考。

五、预期成果1.完整的坝体设计方案,包括结构形式、材料选择和设计参数等。

2.坝体设计的优化方案,提高效能和寿命。

3.一份详尽的研究报告,总结研究过程和成果。

六、研究进度安排1.文献综述阶段:XX年X月-XX年X月2.设计方案确定阶段:XX年X月-XX年X月3.数值模拟与优化阶段:XX年X月-XX年X月4.报告撰写与总结阶段:XX年X月-XX年X月七、参考文献1.XXXX2.XXXX3.XXXX4.XXXX以上为我对“坝体设计开题报告”的初步构思,具体内容可能会根据研究过程中的进展进行调整和补充。

高拱坝安全余度分析评价方法研究的开题报告

高拱坝安全余度分析评价方法研究的开题报告

高拱坝安全余度分析评价方法研究的开题报告一、选题背景与研究意义高拱坝是一种高效安全的水利工程形式,在大型水电站的建设中得到了广泛应用。

然而,随着大坝的高度和规模不断增加,安全问题也日益凸显。

高拱坝的安全余度是评价其安全状态的最重要指标,直接关系到工程运行的安全稳定性和可靠性。

因此,对高拱坝安全余度的分析评价方法进行研究,对保障水利工程的安全建设具有重要的实际意义。

二、研究内容与规划本次研究旨在研究高拱坝安全余度的分析评价方法,具体研究内容包括:1.高拱坝的概念和结构特点的介绍与分析,了解高拱坝的本质和现状,以及在工程中的重要性。

2.高拱坝的安全余度概念和计算模型的介绍,分析高拱坝安全余度的概念、意义及其计算方法的选择。

3.历史数据的分析和统计,采用可靠性分析方法,分析高拱坝过去的运行数据,了解其现状和发展趋势。

4.设计各种可能的应力、变形、温度、水位等等不同的负荷条件,并用有限元数值模拟方法对高拱坝安全余度进行分析,验证其钩子剪应力理论误差。

5.最后,总结研究结果并制定相应的评价标准和措施,以保障高拱坝的安全和稳定运行。

三、研究方法本次研究采取“实测-数值模拟-评价标准”的研究方法,即通过大量数据的实测、计算和建模等方法,来研究高拱坝安全余度的分析评价方法。

具体的研究方法包括:1. 采用大量实际的数据资料,详细分析高拱坝的建造过程及历史运行数据,并分析其特点和不足。

2. 采用有限元计算建立高拱坝的数值模型,并通过各种可能的负荷情况进行计算分析,获取高拱坝的安全余度。

3. 对现有的高拱坝安全监测数据进行深度分析比对,剖析高拱坝存在的问题和其中的危险因素。

4. 最后,提出相应的改进建议和完善措施,以确保高拱坝的安全稳定性。

四、项目预期贡献本次研究旨在研究高拱坝安全余度的分析评价方法,将为保障水利工程的安全稳定性和可靠性奠定科学基础,从而推进我国水利工程安全性的不断提高。

同时,本次研究也将为相应工程建设提供科学依据,具有一定的理论创新和实践指导意义。

三维真实感混凝土拱坝浇筑仿真工具系统的研究与实现的开题报告

三维真实感混凝土拱坝浇筑仿真工具系统的研究与实现的开题报告

三维真实感混凝土拱坝浇筑仿真工具系统的研究与实现的开题报告摘要:随着现代建筑工程的不断发展,大型混凝土结构的建造越来越常见,而混凝土拱坝是其中非常独特的一种结构。

本文提出了一个三维真实感混凝土拱坝浇筑仿真工具系统的设计和实现,旨在模拟混凝土拱坝建筑中的浇筑过程,生成较真实、精细的拱坝建筑视觉效果,为建筑设计和施工领域的专业人士以及工程教育和培训提供了一个有用的工具和平台。

关键词:三维建模;混凝土拱坝;浇筑仿真;真实感一、研究背景和意义随着城市化进程的不断加速,城市基础设施建设的需求日益增长,大型建筑结构的建造越来越普遍。

其中,混凝土拱坝是一种特殊的混凝土结构,具有很高的结构稳定性和抗压强度。

但是,混凝土拱坝建筑的浇筑过程非常复杂,需要考虑很多因素,如混凝土的性质、浇筑过程中的振动、温度、饱和度等等。

因此,建设一个真实感的混凝土拱坝浇筑仿真工具系统对于提高建筑设计和施工效率,保障结构安全具有重要意义。

二、研究现状和问题目前,对于混凝土拱坝建筑的浇筑仿真工具系统的研究相对比较少。

现有的工具系统主要是基于二维模型,模拟精度较低,不能真实感地反映建筑的实际情况。

此外,现有的工具系统建模难度较大,操作不够便捷,需要专业人员进行操作,不利于建筑设计和施工。

三、研究方法和技术路线本文将采用基于三维建模的方法,实现混凝土拱坝建筑浇筑仿真工具系统。

具体的技术路线如下:1. 建立三维模型:利用三维建模软件(如3ds Max、Catia等)建立混凝土拱坝的三维模型,对其进行细节精化处理,包括内部结构、外观细节等。

2. 物理仿真:针对拱坝的浇筑过程,建立物理仿真模型,考虑混凝土的流动特点、温度变化、固化速度、振动等因素。

3. 真实感渲染:运用真实感渲染技术,对模型进行渲染,生成真实且令人满意的视觉效果。

四、预期成果和意义本文的预期成果是设计并实现了一个三维真实感混凝土拱坝浇筑仿真工具系统,它具有以下特点:精度高、操作简单、渲染效果好、真实感强。

大跨度钢管混凝土拱桥设计研究的开题报告

大跨度钢管混凝土拱桥设计研究的开题报告

大跨度钢管混凝土拱桥设计研究的开题报告一、选题的背景和意义随着城市化进程的不断加快和经济的快速发展,城市建设中的交通工程建设也越来越受到关注。

特别是高速公路和大型跨海、跨江、跨谷、跨河等桥梁工程的建设日益增多,而钢管混凝土拱桥作为一种新型的桥梁结构形式,逐渐成为被广泛应用的一种桥梁型式之一。

该结构的优点在于既具有钢管桥的强度和刚度,又有混凝土拱的耐久性和美观性。

因此,大跨度钢管混凝土拱桥的设计研究受到了广泛关注。

本文选题旨在对大跨度钢管混凝土拱桥的设计进行研究,从计算分析和工程实践方面深入探讨该结构的工程应用和技术难点,为今后桥梁工程建设提供技术支持和指导。

二、研究内容和方案本文主要研究内容包括:(1)大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式和特点;(2)大跨度钢管混凝土拱桥的力学行为研究,包括静力分析、动力分析、稳定分析等;(3)大跨度钢管混凝土拱桥的设计优化,包括优化结构形式、合理选取材料、优化设计参数等;(4)大跨度钢管混凝土拱桥的施工方法和质量控制。

本文研究方案主要包括以下几个步骤:(1)文献调研,搜集国内外大跨度钢管混凝土拱桥的相关设计方案和实际工程案例,对该结构的设计和施工技术进行归纳总结;(2)结构分析,采用有限元软件对大跨度钢管混凝土拱桥的静力分析、动力分析和稳定分析进行计算分析;(3)优化设计,基于结构分析结果,进行合理的结构形式与参数优化,研究钢管混凝土拱桥的优选选材方法;(4)施工方案制定,结合实际工程情况,确定大跨度钢管混凝土拱桥的施工方法和质量控制措施。

三、研究预期结果和意义预计本文能够全面系统地研究大跨度钢管混凝土拱桥的设计和施工技术,探索方便实用的设计和分析方法,推动该领域技术的进步和实践的推广应用。

具体地,预期研究结果包括:(1)大跨度钢管混凝土拱桥设计优化的结构形式,选材方法和计算方法;(2)大跨度钢管混凝土拱桥的施工方法和质量控制措施;(3)一定量的大跨度钢管混凝土拱桥实际工程案例的计算分析及其实际应用效果;(4)对该领域研究的启示和对我国跨江、跨海等大型工程建设的技术指导意义。

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开题报告一、毕业设计选题的目的和意义拱坝是目前大坝设计中的三大优选坝型之一,以其结构合理和体形美观而著称。

经过工程实践检验,拱坝的优越性已得到广泛的认可。

拱坝在外荷载作用下,坝体以受压为主能适应筑坝材料抗压强度高的特点。

拱坝的稳定性主要是利用坝端两岸岩体抗力来维持,而不像重力坝主要靠自重维持,因此拱坝的体积要比重力坝小得多。

另外,拱坝可看作由拱梁组成的统一体,属于高次超静定结构,具有巨大的超载能力,在遭受外荷载使坝体局部开裂时,坝体应力将自行调整,使得拱坝的超载安全度较大。

国内已建和拟建的水利工程大都是大型工程,消耗的费用是极其巨大的。

为了寻求更大的经济效益,人们在坝工设计中越来越注重在满足安全条件的前提下,尽可能的节约材料。

拱坝由于其优越的安全性和经济性,也越来越多地受到设计者的青睐。

经过几十年的努力,我国在拱坝建设方面逐渐积累了丰富的经验。

拱坝体形由单曲型式衍生发展了椭圆、对数螺旋线等多种型式。

设计方法也由手工绘图发展到计算机辅助设计。

此外,在枢纽布置、泄洪消能、基础处理、体形优化等多方面都取得了很大进展。

随着拱坝的设计、施工和基础处理技术的不断进步,拱坝越来越具有广阔的发展前途。

拱坝设计需要考虑多重因素,涉及知识全面而又系统。

通过拱坝水利枢纽的设计研究,掌握一个水利枢纽的基本设计程序和方法。

巩固加深所学专业知识,扩大专业知识面,使所学知识系统化。

同时学习国内外最新的拱坝研究成果和设计理论,并结合设计选题的实际情况,尝试运用这些成果和理论分析解决工程问题,跟进行业发展的步伐。

当然我国各地气候、地质和经济等条件存在巨大差异,因而拱坝程在不同地区的建设中所遇到的技术问题也不大相同,不可生搬硬套。

对这些问题在逐步改进施工工艺采取有针对性措施的同时,还应结合实际工程情况因地制宜地在理论上深入开展有益的科研探索工作,促进坝工建设的发展。

二、国内外关于混凝土拱坝的研究现状和发展趋势人类修建拱坝有着悠久的历史,最早可追溯到古罗马时代修建的鲍姆拱坝。

但直到一战前,拱坝的发展是极其缓慢的,坝高也低于15m。

一战至二战期间,出现了许多新的思路、方法,如多拱梁法,水管冷却方案,用小型拱坝做“原型实验”等。

二战以后拱坝进入飞速发展时期,这时期最具有代表性的是欧洲拱坝的发展,以柯恩为首的法国工程师首先设计了许多新型拱坝枢纽,诸如集坝、厂房与泄洪结构于一体的圣·艾梯恩尼、爱格、蒙特依纳特拱坝等。

这一时期的一个重大的事实是,拱坝全面的开始向跨越200 m 高度冲击。

我国的拱坝建设起步较晚,最早始于1927年的福建上里浆砌石拱坝。

五六十年代开始修建了混凝土拱坝,七十年代起,我国的拱坝建设发展很快。

特别是近年来,我国在勘察、设计、施工过程中取得了丰硕的成果,积累了丰富的经验。

随着西部大开发战略的推进,在改善能源结构、增加水电比重的方针指引下,水电资源作为绿色、可再生能源,其开发力度进一步加大,水利水电建设步伐大大加快,尤其是在我国的西部地区已建和拟建的电站中,拱坝建设在数量和质量上都得到了全面提升。

随着计算机和计算机技术、施工机械等现代科技技术的迅速发展,拱坝工程技术的研究也取得了很大的进展,并表现出一定的发展趋势。

具体体现在以下几个方面:1.拱坝应用范围的扩大主要表现在拱坝对不利坝址地形条件的适应性提高。

早年认为坝顶长与坝高之比小于3时宜建拱坝,近几十年来已逐渐扩大其应用范围,拱坝对地形的要求越来越宽,宽高比可达12甚至可以更高,世界各国的认识也已基本趋于一致。

以往认为拱坝适宜于对称河谷,而目前对河谷对称性要求已不再强调,且在不对称河谷中修筑了非对称拱坝。

在不规则河谷使用混凝土填塞深槽、设垫层、建重力墩等方式使河谷形状满足要求修筑的拱坝也不在少数。

对坝基岩石的强度要求也降低了,在软弱基岩上,通过适当扩大基础修筑了一批拱坝,如美国的格兰峡拱坝, 日本的裙花拱坝等。

此外针对岩石不均一、断层与裂隙较多、河床有深覆盖层以及风化、破碎较深的坝基等情况,只要将地质情况勘察清楚、采取合理措施,大都可以修筑拱坝。

2. 拱坝体形及其优化拱坝体形设计的任务是决定坝体的形状和尺寸。

目前拱坝体形设计可分为以下三步:1)拱坝优选,首先根据河谷形状,选定单曲或双曲拱坝;然后是选定拱圈的形式。

2)拱坝基本体形设计。

3)施工体形设计。

在上述三个步骤中,第一步拱坝优选很重要,优选做的好可以节省坝体投资10%~30%的效益。

关于拱坝优化设计的研究,国外是从20世纪60年代末期开始的,我国则由朱伯方院士在20世纪70年代末期提出,到90年代初趋于成熟。

随着坝工技术的发展,拱坝体形的优化经历了由简单到多样化,计算机设计取代手工计算;应力分析方法由拱冠梁法、一维有限元法到拱梁分载法、三维有限元法;目标函数也由单目标优化发展到双目标及多目标优化,发展和完善了中国提出的二次曲线和混合曲线拱坝两种拱圈新线型,使拱坝优化技术能适应高拱坝的体型设计,为小湾、溪洛渡等水电站的设计提供了参考。

近年来,结构拓扑优化设计正在成为结构优化研究领域的热点,并取得了许多成功的应用,而在水工结构工程领域还仅停留在理论研究层面,并没有成功应用的实例。

目前河海大学一些研究学者对结构拓扑理论在水工中的应用做了一些探讨性研究,为今后水工结构工程领域的优化设计,尤其是高拱坝初始体型设计提供了一个新的研究思路和发展空间。

3.拱坝的应力分析目前用于拱坝坝体应力分析的方法主要有数值分析法和模型试验法。

对于小型工程一般只用数值分析法即可;对于重大工程和高拱坝这种重要的工程进行应力、应变以及安全度分析时,在采用数值计算分析的同时,宜以结构模型试验来进行复核。

拱坝数值分析方法很多,但目前广泛采用的主要有以下2类:1)以结构力学假定为基础的拱梁分载法(试载法)和其他一些方法;2)是以弹性理论或板壳理论为基础的有限元法。

不同国家侧重点有所不同。

有限元法在计算理论上比多拱梁法先进,单元划分灵活,可以很好地考虑坝基变形,可以处理各种荷载。

但目前还难以提出合理的应力控制指标,不过值得注意的是,随着计算机技术及相关理论的发展,有限元法有着很好的应用前景。

4.坝肩稳定分析目前分析评价拱坝坝肩稳定安全度的方法主要有两类:1)是数值计算法,包括刚体极限平衡法(如分块法、刚性块法、赤平投影法等)、有限元法和可靠度理论;2)是模型试验法,包括线弹性结构应力模型试验、模型破坏试验和地质力学模型试验。

在结构或地质条件比较复杂的大中型拱坝中,往往需要结合模型试验来研究实际应力状态,并对计算结果进行校核。

5.泄洪消能拱坝常见的泄洪布置方式一般分为坝身泄洪与坝外泄洪两大类。

坝外泄洪由于施工复杂、工程造价高,而逐渐很少采用。

坝身泄洪在工程实际中应用越来越多,且泄洪量越来越大,主要泄洪方式有坝顶泄洪、滑雪道泄洪、孔口泄洪等。

当泄洪量不大时,一般采用坝顶泄洪,特别是中小型拱坝,往往采用坝顶自由跌落式或低落差鼻坎挑流,且一般未设闸门。

高拱坝坝身泄洪消能的最主要方式是挑流消能。

近20多年来,在国内学者不懈努力与创造性工作下,我国在高坝泄洪消能技术研究方面取得了许多突破性进展,解决了大量技术难题,达到了世界领先水平。

6.地基处理对于不良的地质条件,最基本的措施是改善拱坝的体形结构以适应。

事先摸清地质情况,对于避免重大事故的发生是很必要的。

恰当的灌浆和排水,是拱坝地基处理的基本措施。

对断层、破碎带的处理,大都采用适当开挖后回填混凝土的办法。

对岸坡预应力锚固或护坡,国外应用较多。

对于特别不利的地质情况,也有采用传力墙、重力墩的。

关于坝基的开挖,已不像早期修建拱坝那么严格,一般不作大量的开挖。

主要因地形对称性要求已大大放宽,同时对拱坝建基面岩石风化程度要求也已放宽,如中国的中等高度的拱坝,允许修建在弱风化中上部基岩上。

另外,随着地基处理技术水平的提高,已不愿以大量的开挖来换取满足要求的坝基,认为与其大量开挖坝基,不如直接处理有缺陷的坝基合算。

7.温控防裂温度的变化对拱坝的坝体变形和应力都有较大的影响,温度变化引起的温度应力是拱坝的主要荷载之一。

在我国,关于温控防裂的研究起步相对较晚,但是发展很快。

最早由朱伯芳院士涉足该领域,发表了《混凝土坝的温度计算》。

此后,在温控施工工艺、温度应力仿真分析方面,国内学者都取得了丰硕的成果。

1955年建设响洪甸拱坝时,采用水管冷却、薄层浇筑,建成后裂缝较少。

在小湾工程中,通过加强对混凝土内部最高温度控制、混凝土表面温度控制和二期冷却以及采取内循环式供水系统等措施,达到了良好的温控效果。

在针对拱坝温度仿真计算规模与计算速度的研究上朱伯芳院士等提出了以误差控制为特点的多层混凝土结构仿真应力分析的“扩网并层算法”、“分区异步长算法”等理论。

清华大学刘光廷教授等首次尝试将有限元法引入大体积混凝土结构随机温度徐变应力的计算。

黄昭扬教授等系统地研究了碾压混凝土中的“诱导缝”的等效强度、设置位置、开裂可靠性问题。

目前,高拱坝的温控防裂问题的重要性和混凝土产生裂缝的规律基本上已被人们所认识,而且在建设混凝土拱坝方面的经验日趋成熟。

但温控防裂问题仍处于探索实践阶段,做好温度场的仿真将进一步推动混凝土拱坝建设的发展。

三、设计的主要内容、研究方法及技术路线1 主要内容1)坝型及枢纽主要建筑物型式选择2)水文计算(主要是调洪演算)拟定泄水建筑物的孔口尺寸3)枢纽工程总体布置4)主要建筑物设计5)导流建筑物初步设计6)地基处理7)施工导流方案对设计基本资料进行分析,列出可行的几种坝型方案,并进行必要的比选,确定枢纽主要建筑物的型式、轮廓尺寸、及枢纽总体布置方案。

通过调洪演算,拟定泄水建筑物的孔口尺寸。

详细作出大坝设计,通过比较确定坝的基本剖面与轮廓尺寸,拟定地基处理方案与坝身构造,进行水力、静力计算。

对泄水建筑物进行设计,确定布置方案,拟定细部构造,进行水力、静力计算。

作出合理的施工导流方案,安排施工的控制性进度。

2 研究方法与技术路线拱坝设计需要考虑多重因素,涉及知识全面而又系统,这就需要设计人员具备扎实的专业基础知识与良好的专业素养。

在进行拱坝设计时,应该在原有专业知识基础上,通过借阅相关领域专著,调查文献获得资料,来全面、正确地了解和掌握拱坝的设计原理。

对整个枢纽设计过程建立一个清晰而又系统的认识。

之后在具体设计工作中,主要采用参阅设计手册、查看文献、数学模拟等方法来对遇到的问题进行探讨与解决。

必要时可参照相关工程实例,借鉴工程经验。

关注目前国内外的最新研究成果,尝试运用这些成果和理论来对一些具体工程问题进行分析。

对于设计图,可以采用计算机辅助设计软件(如AUTOCAD、CATIA)来绘制。

而对拱坝的应力分析,可以应用编制的程序来进行计算。

由于大型通用有限元软件在很多领域都有着较为成功的运用,在本设计中拟采用ANSYS软件,依照原型,创建数学模型,进行仿真计算,来分析拱坝的应力应变情况。

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