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试谈土石坝前压重对土石坝静动力特性影响学术

收藏本文 2024-03-29 点赞:6520 浏览:19560 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:土石坝在防洪和兴利方面都发挥了巨大效益,我国水库大都建在上世纪50年代末70年代初,年久失修,病险水库较多,严重影响水库防洪安全和正常效益的发挥,土石坝中粘土心墙坝占很大比例,由于历史理由,大部分砂壳回填密实度低,不能满足规范要求的相对密度不小于0.8的要求,而且许多坝坝基也为砂型地基,未做基础处理,其天然密实度也达不到规范要求,不能满足抗震、液化的要求,对大坝安全构成极大危害。在对砂壳及坝基砂层加固措施中大坝上游坝脚进行抛石压重是比较有效、经济的办法,为工程设计人员最为常用的工程加固措施之一,但规范及设计手册均未规定压重长度、高度的取值,特别是有着坝基砂层的情况下,在保证工程的安全,节约投资前提下,如何确定压重的尺寸,探明坝前压重对土石坝的静动力特性影响是土石坝设计及科研工作者急切需要解决的不足。本论文首先介绍了坝前压重加固土石坝的基本原理,选择中小型土石坝杨庄水库除险加固实际工程作为典型代表,采取论述浅析、数值浅析相结合的策略探讨探讨坝前压重对大坝静动、力特性影响。计算结果表明坝前压重可以有效提升中小型粘土心墙砂壳坝坝体抗滑稳定性,压重长度应在0.45-0.55倍坝高左右,压重高度应至少在0.19倍坝高以上,越高则安全系数越大,但不宜超过0.3倍坝高,否则造成投资过大,施工困难及资源浪费;坝前压重可以有效的提升坝基砂土的初始应力,尤其是坝轴线距压重体较近处应力增加显著,其最高可达150%,随着离压重体越来越远,压重对坝基砂土应力影响越来越小;根据有限元浅析其影响范围大约为距压重体100m左右:压重可以有效减小坝体遭遇地震荷载时质点位移、坝体应力、主应力振幅,有效提升坝体稳定性。压重之后坝体动位移得到显著降低,其振幅降为原来1%;且应力曲线更趋平稳,坝基和坝体节点时程动力曲线显示坝顶节点位移振幅远远大于了坝基的节点振动范围,验证了坝体在遭遇地震荷载的鞭梢效应。本论文的探讨结论与杨庄水库、牟山水库及马河水库等水库除险加固工程中坝前压重设计参数比较浅析,论述结论与工程实际相吻合,进一步验证本论文探讨的实用性及科学性。关键词:土石坝论文病险水库论文坝前压重论文抗滑稳定论文时程浅析论文鞭梢效应论文

    中文摘要7-8

    ABSTRACT8-10

    1 绪论10-16

    1.1 不足的提出10-11

    1.2 探讨近况11-13

    1.3 本论文主要探讨内容13-14

    1.4 技术路线与革新点14-16

    1.4.1 技术路线14-15

    1.4.2 本论文的革新点15-16

    2 坝前压重对土石坝静力特性影响探讨16-54

    2.1 坝前压重加固土石坝机理16

    2.2 坝前压重对坝坡抗滑稳定影响探讨16-22

    2.2.1 坝坡稳定计算策略16-22

    2.3 坝前压重对坝坡稳定浅析22-30

    2.3.1 工程概况23-24

    2.3.1.1 流域自然地理概况23

    2.3.1.2 水文气象23

    2.3.1.3 地形地貌23-24

    2.3.1.4 地层岩性24

    2.3.1.5 地质构造24

    2.3.2 压重对大坝抗滑稳定影响静力计算24-28

    2.3.2.1 计算模型及计算参数24-25

    2.3.2.2 压重长度对大坝的稳定影响25-27

    2.3.2.3 压重高度对大坝的稳定影响27-28

    2.3.3 强度折减法计算坝坡稳定28-30

    2.3.3.1 强度折减法原理28

    2.3.3.2 强度折减计算28-30

    2.4 坝前压重对土石坝静力有限元浅析30-38

    2.4.1 Ansys介绍30-31

    2.4.2 土的本构联系31-37

    2.4.3 土体本构模型的评价37-38

    2.5 无水工况下坝前压重对坝体静力影响38-46

    2.5.1 无水工况下坝前压重长度对坝体静力影响38-42

    2.5.2 无水工况下坝前压重高度对坝体静力影响42-46

    2.6 设计水位工况下坝前压重对坝体静力影响46-52

    2.6.1 静水工况下压重长度对大坝的应力影响浅析46-49

    2.6.2 静水工况下压重高度对坝体静力特性影响49-52

    2.7 本节小结52-54

    3 坝前压重对土石坝动力特性影响浅析54-72

    3.1 引言54-55

    3.2 结构动力计算的基本原理55-60

    3.2.1 结构振动的基本方程55-56

    3.2.2 特点值和特点向量的解法56-58

    3.2.2.1 子空间迭代法56-57

    3.2.2.2 Unsymmetric法57-58

    3.2.3 自振频率和振型的计算58-60

    3.3 动力有限元浅析策略60-62

    3.3.1 模态浅析60-61

    3.3.2 瞬态动力学浅析61-62

    3.4 坝前压重对大坝稳定动力影响浅析62-63

    3.4.1 静力有限元浅析62-63

    3.4.2 动力非线性本构联系63

    3.5 动力计算63-70

    3.5.1 时程浅析法浅析63-70

    3.6 工程运用实例70-71

    3.7 本节小结71-72

    4 结论与展望72-74

    4.1 结论72-73

    4.2 展望73-74

    5 参考文献74-79

    6 致谢79-80

    7 读学位期间发表论文情况80

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