三峽大壩壩基應(yīng)力分布規(guī)律的二維數(shù)值分析

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)

shandongagriculuraluniversity畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：三峽大壩壩基應(yīng)力分布

指導(dǎo)老師：劉明姓名：李楠學(xué)號(hào)：20083008班級(jí)：橋渡二班

設(shè)計(jì)是一個(gè)過程

設(shè)計(jì)無

→有

總論三峽大壩的模型建立三峽大壩應(yīng)力分布規(guī)律的二維數(shù)值分析主要研究結(jié)論

1總論

三峽工程是世界最大的水利樞紐工程，具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等巨大綜合效益。攔河大壩為混凝土重力壩，壩軸線全長(zhǎng)2309.47米，壩頂高程185米，最大壩高181米。2三峽大壩的模型建立網(wǎng)格圖模型-荷載圖注：建成大壩模型如上圖，圖1為整個(gè)大壩所占用的網(wǎng)格情況，圖2即整個(gè)大壩的填充模型，上部梯形部分為壩體，下部矩形部分為壩基。其中，壩基巖性為花崗巖，壩體部分則是混凝土，包括碾壓混凝土、常規(guī)混凝土、堆積層等。箭頭部分為在模型上施加的模擬側(cè)向水壓力和豎向水壓力，即外荷載情況。3三峽大壩應(yīng)力分布規(guī)律的數(shù)值分析最大不平衡力收斂圖監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移圖果因PPT工作室/guoyinppt監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大主應(yīng)力收斂圖注：此處的圖1為最大不平衡力隨計(jì)算步驟的增加所呈現(xiàn)的變化情況。由圖可知，最大不平衡力收斂至2*105，最大不平衡力收斂，說明大壩重力與外荷載能夠平衡，大壩穩(wěn)定。

圖2、圖3均為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相應(yīng)圖形。圖2為監(jiān)測(cè)點(diǎn)（45,46）的水平位移隨計(jì)算步驟的增加所呈現(xiàn)的變化情況，位移較小，基本趨于0。圖3為監(jiān)測(cè)點(diǎn)（45,46）的最大主應(yīng)力隨計(jì)算步驟的增加所呈現(xiàn)的變化情況，最大主應(yīng)力收斂，收斂于-2.3*106，即為壓應(yīng)力，說明無拉應(yīng)力存在，而正好符合于混凝土抗壓能力很強(qiáng)，抗拉能力很小的特性，所以壩內(nèi)無裂縫產(chǎn)生。XX-應(yīng)力圖XY-應(yīng)力圖YY-應(yīng)力圖注：圖4、圖5、圖6均為大壩壩體及壩基內(nèi)部的應(yīng)力分布情況。圖4為水平應(yīng)力圖，由此圖可看出，壩體基本全處于彈性狀態(tài)，壩體底部和壩基上部的水平應(yīng)力超過了抗張力，但巖體尚未屈服，壩基下部巖體正處于屈服狀態(tài)。另外，壩體底部的壩趾部位容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。圖5為剪切應(yīng)力圖，此圖反映了容易出現(xiàn)剪切破壞的部位就在壩趾處，此處周圍的巖體應(yīng)力超過抗張力，少許部位屈服，在點(diǎn)（60，45）處最容易發(fā)生拉裂破壞。圖6為豎向應(yīng)力圖，豎向應(yīng)力基本上均達(dá)到屈服應(yīng)力，隨著壩基深度的增加，應(yīng)力也逐漸增加，但均屬壓應(yīng)力。

水平位移圖豎向位移圖注:大壩建成后，在側(cè)向水壓力以及所蓄水重力作用下，大壩壩體及壩基的位移情況如上圖的圖7和圖8所示。大壩壩基基本無位移，比較穩(wěn)定。壩體部分，靠近壩基的底部壩體及中間高度部分的壩體位移也趨于0位移，穩(wěn)定；而僅僅只有壩體頂部存在微小位移，頂部壩體最大水平位移發(fā)生在側(cè)面邊緣處，較小，壩體兩側(cè)水平位移基本呈對(duì)稱狀態(tài)，最大豎向位移發(fā)生在壩體頂部，也較小。這種位移情況非常符合實(shí)際情況，大壩穩(wěn)定。塑性區(qū)狀態(tài)注：大壩壩體及壩基的絕大部分部位均處于彈

性狀態(tài)，僅有壩體底部一小部分處于屈服狀態(tài)，壩基的很深部位也出現(xiàn)一部分塑性區(qū)。但相對(duì)整個(gè)大壩而言，這些部位所占比重甚小，對(duì)大壩的穩(wěn)定性基本無影響。夏，悄無聲息的走來……

（1）重力壩緊靠壩基附近的壩體應(yīng)力，特別是壩基及壩趾部位的應(yīng)力，對(duì)于分析大壩的穩(wěn)定與應(yīng)力至關(guān)重要。

（2）對(duì)整個(gè)大壩而言，最大水平應(yīng)力為2*106Pa，最大剪切應(yīng)力為1*106Pa，均發(fā)生在壩趾部位，但均為壓應(yīng)力，恰好符合混凝土抗壓能力很強(qiáng)、抗拉能力很小的特性，不但有利于大壩穩(wěn)定，而且充分利用材料特性。

4主要研究結(jié)論4主要研究結(jié)論

（1）重力壩緊靠壩基附近的壩體應(yīng)力，特別是壩基及壩趾部位的應(yīng)力，對(duì)于分析大壩的穩(wěn)定與應(yīng)力至關(guān)重要。

（2）對(duì)整個(gè)大壩而言，最大水平應(yīng)力為2*106Pa，最大剪切應(yīng)力為1*106Pa，均發(fā)生在壩趾部位，但均為壓應(yīng)力，恰好符合混凝土抗壓能力很強(qiáng)、抗拉能力很小的特性，不但有利于大壩穩(wěn)定，而且充分利用材料特性。

（3）隨著深度的增加，大壩豎向應(yīng)力逐漸變大，最大豎向應(yīng)力為6*106Pa，發(fā)生在壩基最深層部位，為壓應(yīng)力，也充分利用了材料特性。（4）通過對(duì)大壩壩體及壩基的數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)壩體在最大側(cè)向水壓力1.78*106Pa的作用下，大壩壩體各方向位移均不大，僅頂部有很微小位移，壩體中部、下部趨于零