挤压式边墙对混凝土面板影响的三维有限元分析

论文摘要

随着近几年我国在建或拟建的混凝土面板堆石坝的数量大大增加,一些新的设计思路和先进的施工技术纷纷涌现,挤压式边墙技术就是其中最具有代表性的新技术之一。然而,挤压边墙技术的应用会对坝体尤其是面板带来什么样的影响,需要作进一步的论证和分析。 本课题以使用挤压式边墙的面板堆石坝为主要研究对象,具体结合一个工程实例进行分析。通过对ANSYS进行二次开发,运用其参数化设计语言（APDL）实现了广泛用于堆石材料的邓肯-张模型以及中点增量法;运用其重启动以及单元生死技术实现了施工及多荷载步逐级加载的过程;采用ANSYS点面接触单元模拟面板与边墙的接触;创新性地采用非线性连接单元模拟面板垂直缝和周边缝。在此基础上,计算了有挤压式边墙和无边墙两种情况下坝体及面板分别在竣工期和蓄水期的应力、变形;分析了边墙对面板应力变形方面的影响和面板最终的开裂、垂直缝及周边缝的错位、张开等破坏产生情况;通过对有挤压式边墙和无边墙的坝体进行有限元分析的对比,最终确定两者面板应力应变之间的差异,明确挤压边墙对面板的影响,最终为混凝土面板堆石坝的挤压边墙及面板的设计和施工提供数值仿真的计算结果,从而达到有效防止面板开裂、止水失效等各种形式破坏,建设优质工程的目的。西安理工大学硕士学位论文 本文运用ANsYS参数化设计语言对面板堆石坝实际施工和蓄水过程进行了模拟,并在随后以大量的图表形式给出了计算结果,通过对比有、无挤压边墙两种方案的分析结果表明,面板与堆石体之间有挤压边墙时,其面板的变形及应力状况均相对于无挤压边墙时的结果要好。本文的研究成果不仅为挤压式边墙这种新生事物对混凝土面板带来的影响作了一个分析论证,为挤压式边墙的应用提供了直接的技术支持,而且对应用这一技术类似工程问题具有重要的参考价值。关键词:面板堆石坝挤压式混凝土边墙APDL混凝土面板接触分析

论文目录

• 1 概述
• 1.1 混凝土面板堆石坝的发展概况
• 1.2 混凝土面板堆石坝的新进展
• 1.3 挤压式混凝土边墙技术
• 1.4 本课题研究的内容及基本思路
• 1.5 本课题研究的意义
• 2 计算原理和计算方法
• 2.1 计算原理
• 2.2 计算方法
• 3 基于 APDL的三维非线性有限元程序
• 3.1 ANSYS及其参数化设计语言
• 3.2 本文计算中用到的结构单元及接触单元
• 3.3 运用 ANSYS软件计算面板坝一些尚须探讨的问题
• 4 有挤压式边墙时的坝体及面板的分析计算
• 4.1 计算模型
• 4.2 竣工期计算结果
• 4.3 蓄水期计算结果
• 5 无挤压式边墙时的坝体及面板的分析计算
• 5.1 竣工期计算结果
• 5.2 蓄水期计算结果
• 6 有边墙与无边墙三维有限元计算结果的对比分析
• 6.1 坝体结果对比分析
• 6.2 面板结果对比分析
• 7 结语
• 致谢
• 参考文献
• 附录