毕业设计_拱坝设计开题报告
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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。
某江水利枢纽拱坝设计计算书毕业论文目录第一章调洪演算 (3)1.1调洪演算的原理 (3)1.2泄洪方案的选择 (3)1.2.1 对三种方案进行调洪演算 (3)1.2.2 对三种方案分别计算坝顶高程 (7)1.2.3 对三种方案进行比较 (9)第二章大坝工程量比较 (10)2.1大坝剖面设计计算 (10)2.2工程量比较 (16)第三章第一建筑物——大坝的设计计算 (18)3.1拱坝的剖面设计以及拱坝的布置 (18)3.1.1 坝型选择双曲拱坝 (18)3.1.2 拱坝的尺寸 (18)3.2荷载组合 (19)3.3拱坝的应力计算 (20)3.3.1 对荷载组合⑴,⑵,⑶使用FORTRAN程序进行电算 (20)3.3.2 对荷载组合⑷进行手算 (22)3.4坝肩稳定验算 (31)3.4.1 计算原理 (31)3.4.2 验算工况 (31)3.4.3 验算步骤 (32)第四章泄水建筑物的设计 (38)4.1泄水建筑物的型式尺寸 (38)4.2坝身进水口设计 (38)4.2.1 管径的计算 (38)4.2.2 进水口的高程 (38)4.3泄槽设计计算 (39)4.3.1 坎顶高程 (39)4.3.2坎上水深h c (39)4.3.3反弧半径R (40)4.3.4 坡度(直线段):与孔身底部坡度一致。
(40)4.3.5 挑射角θ=20° (40)4.4 导墙设计 (40)4.5消能防冲计算 (41)4.5.1水舌挑距 (41)4.5.2冲刷坑深 (42)参考文献 (45)附录一 (46)附录二 (47)第一章 调洪演算1.1 调洪演算的原理先对一种泄洪方案,求得不同水头下的孔口泄洪能力,并作孔口泄洪能力曲线,再假定几组最大泄流量,对设计(校核)洪水过程线进行调洪演算,求得这几组最大泄流量分别对应的水库存水量,查水位库容曲线,得出这几组最大泄流量分别对应的上游水位,并作最大泄流量与上游水位的关系曲线。
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。
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。
褒河拱坝枢纽设计摘要本次毕业设计的题目是《褒河拱坝枢纽设计》。
褒河库区位于陕西省汉中平原堡河下游,汉中平原地区气候温和、湿润、土地开阔肥沃,是著名的粮仓。
由于现有的汉惠渠、褒惠渠等渠道,均系无坝引水灌溉,保证率低;有汉中地区属于三线,近年来大量工矿企业纷纷建立,电力负荷急剧增长,故拟在该地区修建水利枢纽,开发水资源,对于促进工农业的发展都有重要意义。
此次设计的目的是为了使水利水电专业学生了解和掌握我国各种拱坝设计方法与思路,理论与实践相结合,提高分析问题和解决问题的能力。
并通过此次设计系统了解拱坝设计过程,拟定拱坝的不同设计方案,科学合理的确定拱坝的建设规模和运行方式。
褒河水利枢纽主要任务为灌溉、发电,其次为防洪。
为此,枢纽定为:渠首电站、拦河坝(拱坝)、中孔泄洪、底孔、电站引水渠道等。
根据工程规模、效益,参照相关规范将褒河水库定为三级,建筑物级别:主要建筑物为三等,次要建筑物为四等,临时建筑物为五级。
褒河拱坝的设计过程主要包括坝型选择和枢纽布置、拱坝的平面布置、拱坝的应力计算、坝肩稳定、底孔应力和配筋计算。
关键词:混凝土拱坝、中心角、温度应力、应力计算、坝肩稳定AbstractThis graduation proj ect's topic is “Baohe arch dam. Design ”Baohe reservoir area is located Bao river downstream of Hanzhong plain shensi. The climate in Hanzhong plain region is mildness wetness and its tract open fecundity. It is famous granary. Owing to Hanhui & Baohui channel existing being non-dam irrigation by channeling water, the ensure rate is low. Due to Hanzhong plain belonging to the third line, a great deal of industrial and mining establishments having been established and electric power load rapid going up, hydro junction has been built in the area to develop water resources. It has important meaning to accelerate development of industry and agriculture.On the basis of scope of project benefit, refer to correlation criterion, Baohe reservoir has been confirmed as third class, key constructions as third class, subordination constructions as fourth class and temporary structures as fifth class.Shimen arch dam design process is introduced as follow:Select Type of Dam and Arrange Hydro Junction、Plan Layout of Arch Dam、Stress Calculation of Arch Dam、Rock Dam Abutment Stabilization、Basal Pore and Reinforce CalculationKeyword: ncrete arch dam, center angle, temperature should dint, should dint calculation, the dam shoulder stabilit1 坝型选择和枢纽布置(1) 根据褒河库区水文,地质、地形条件,决定修建拱坝,并从工程量(坝体工程量和金属安装)、泄洪安全性、计算方法和施工方法等几个方面阐述修建拱坝的优越性。
拱坝毕业设计拱坝是水利工程中常见的一种重要结构,毕业设计可以围绕拱坝的设计、分析、优化等方面展开。
以下是一个拱坝毕业设计的简要思路和参考内容:1. 研究背景和目的:介绍拱坝的概念、分类和应用领域,阐述拱坝设计的重要性和现实意义,明确毕业设计的目的和意义。
2. 拱坝基本理论:回顾拱坝的力学原理、稳定性分析方法等基本理论,了解拱坝结构的行为特点和作用机理。
3. 拱坝设计参数和约束条件:研究并列举拱坝设计中的主要参数和约束条件,如坝高、坝型、拱顶高程、坝线长度、水位变化等,探讨各参数对拱坝结构性能的影响。
4. 拱坝设计方法与流程:介绍拱坝设计的常用方法和流程,包括确定设计参数、选择合适的坝型、进行稳定性分析、优化设计等。
可以针对具体拱坝案例进行分析和比较。
5. 拱坝施工与安全:探讨拱坝的施工方法和安全考虑,包括坝体材料的选择、施工工艺控制、监测与评估等方面,关注施工对拱坝结构的影响和安全性的保障。
6. 拱坝工程实例案例研究:选取一座具体的拱坝工程实例,分析其设计、施工、运行等方面的技术特点和经验教训,通过实例研究加深对拱坝设计的理解和认识。
7. 拱坝设计软件与模拟仿真:介绍拱坝设计中常用的软件工具,如DAM、Ansys等,利用软件进行拱坝的模拟仿真分析,探讨不同参数对拱坝结构行为的影响。
8. 毕业设计成果与总结:总结并展示毕业设计过程中的研究成果,包括优化设计方案、模拟仿真结果、设计计算书等,对拱坝设计进行思考和总结,提出自己的见解和建议。
以上提供的思路和参考内容仅供参考,具体的拱坝毕业设计还需要根据个人的学术背景、实际情况和指导教师的要求来确定。
建议在确定设计方向和内容之前,与导师进行沟通和讨论,以确保设计的可行性和实用性。
【关键字】开题报告拱桥毕业设计开题报告篇一:桥梁工程毕业设计开题报告毕业设计(论文)开题报告题目:课题类别:设计□论文□学生姓名:学号:班级:专业(全称):指导教师:篇二:桥梁开题报告第1章课题研究现状,选题的目的和意义1.1 选题的目的因为连续梁桥具有结构刚度大,变形小,主梁变形挠曲线平缓,行车平顺舒适,有利于高速行车,动力性能好。
同时具有伸缩缝小,养护简易,康震能力强等优点,所以今年来连续梁被广泛的采用,连续梁雨静定体系其他形势的梁桥相比,具有较为显著的经济性。
由于现在社会处于经济危机和地震多发时期,所以本设计为响应现在社会的发展我打算拟采用连续梁为我的设计方案。
本题目所涉及的桥梁位于黑龙江省东南部,北兴农场附近,因其地理位置条件取名为北兴农场桥,北兴农场隶属于黑龙江农垦总局红兴隆分局,位于黑龙江省东南部,东经131°09′30″至131°27′北纬45°43′40″至46°43′40″,地处于东北三江平原黑土带与美丽富饶的完达山北麓,海拔232.9米。
北兴农场是种植大豆,小麦,水稻,玉米,南瓜,红小豆,小粒黄豆,向日葵等各种农作物及经济作物的良好基地。
自然资源富饶丰裕,原理污染,生态环境优越,是我国重要的商品粮,绿色食品,有机食品生产基地之一。
北兴农场桥一旦建成可以促进该农场周边的经济发展,还能帮助周围城市解决粮食问题。
1.2 选题的意义毕业设计的目的在于培养毕业生的综合能力,它是土木工程专业本科培养计划中最后的一个主要教学环节,也是最重要的综合性实践教学环节,和其它教学环节不同,毕业设计要求学生关注学术动态,充分的了解国内外桥梁设计的发展现状及趋势,并灵活运用大学所学的各门根底课和专业课知识,结合相关设计规范,在指导老师的指导下,独立的完成一个专业课题的设计工作,解决与之有关的所有问题,熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法。
具有实践性、综合性强的显著特点。
摘要洞门山水利枢纽工程位于位于西南某河干流中下游,是一座中型水利枢纽工程,其主要任务有发电,灌溉和防洪。
该工程主要由双曲拱坝、泄洪隧洞、取水建筑物以及厂房等组成。
本文扼要介绍设计中进行的主要工作和设计成果:调洪计算,枢纽布置,拱坝坝体设计,坝体应力计算,坝肩稳定分析,泄洪隧洞的设计,坝身泄水孔的设计,坝体的细部构造以及地基处理等。
设计最后提交的成果有:设计说明书一份,工程设计图纸3张以及其他计算附图附表等。
关键字拱坝,调洪演算,应力分析,稳定分析。
summaryDongMen mountain water conservancy hub project is located in the southwest a river mainstream middle and lower reaches, is a medium-sized water conservancy hub project, its main task is power generation, irrigation and flood control. The project mainly by the hyperbolic arch dam, tunnel, water and flood building workshop etc. This paper briefly introduces the main work in the design and the design results: flood regulating calculation, the general layout, arch dam design, dam abutment dam stress calculation, stability analysis of flood discharge tunnel, the design, the design of water leakage, including the influences of the detail structure and foundation treatment, etc. The research results have submitted design: the design specification a, the engineering drawings three and other calculation schedule, etc. The appended drawingsKey wordsArch dam, flood regulating calculation, stress analysis, stability analysis.目录第一章工程概况 (1)第二章设计基本资料及水库工程特性 (3) (3) (12) (13) (14)+其他 (14)第三章工程等级划分及水库运行方式 (15) (15) (15)第四章枢纽布置 (15) (15) (15) (18) (20) (34) (34) (35)第五章混凝土拱坝设计 (36) (36) (36) (36)(T) (36)C) (37)(TB (38) (38)2. 拱坝的布置 (39) (40) (40) (40)+淤沙压力 (41) (42) (42) (42)(不予考虑) (43) (43) (43) (43) (44) (44)(纯拱法) (45) (48) (50) (53):(正常蓄水位+温升) (54) (54) (56):(校核洪水位+温升) (56) (57) (59)第六章泄水建筑物 (59) (59) (60) (60) (60) (61)第七章坝体细部构造及地基处理 (62) (62) (62) (63) (63) (64) (64) (64) (64) (65) (65) (66) (66)设计专题:拱坝的稳定性分析 (68)附录:外文文献及翻译 (77)参考文献 (89)结语 (90)第一章工程概况西南某河是南方河流中少有的多沙河流,为减少水库泥沙淤积量,通过设置底孔泄流排沙就可使水库基本处于冲刷状态,满足排沙要求,可使水库进出库泥沙保持平衡或略有冲刷。
开题报告设计题目:学院:学号:姓名: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。