三峡大坝坝基应力分布规律的二维数值分析

山东农业大学

shandongagriculuraluniversity毕业设计课题：三峡大坝坝基应力分布

指导老师：刘明姓名：李楠学号：20083008班级：桥渡二班

设计是一个过程

设计无

→有

总论三峡大坝的模型建立三峡大坝应力分布规律的二维数值分析主要研究结论

1总论

三峡工程是世界最大的水利枢纽工程，具有防洪、发电、航运等巨大综合效益。拦河大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长2309.47米，坝顶高程185米，最大坝高181米。2三峡大坝的模型建立网格图模型-荷载图注：建成大坝模型如上图，图1为整个大坝所占用的网格情况，图2即整个大坝的填充模型，上部梯形部分为坝体，下部矩形部分为坝基。其中，坝基岩性为花岗岩，坝体部分则是混凝土，包括碾压混凝土、常规混凝土、堆积层等。箭头部分为在模型上施加的模拟侧向水压力和竖向水压力，即外荷载情况。3三峡大坝应力分布规律的数值分析最大不平衡力收敛图监测点水平位移图果因PPT工作室/guoyinppt监测点最大主应力收敛图注：此处的图1为最大不平衡力随计算步骤的增加所呈现的变化情况。由图可知，最大不平衡力收敛至2*105，最大不平衡力收敛，说明大坝重力与外荷载能够平衡，大坝稳定。

图2、图3均为监测点的相应图形。图2为监测点（45,46）的水平位移随计算步骤的增加所呈现的变化情况，位移较小，基本趋于0。图3为监测点（45,46）的最大主应力随计算步骤的增加所呈现的变化情况，最大主应力收敛，收敛于-2.3*106，即为压应力，说明无拉应力存在，而正好符合于混凝土抗压能力很强，抗拉能力很小的特性，所以坝内无裂缝产生。XX-应力图XY-应力图YY-应力图注：图4、图5、图6均为大坝坝体及坝基内部的应力分布情况。图4为水平应力图，由此图可看出，坝体基本全处于弹性状态，坝体底部和坝基上部的水平应力超过了抗张力，但岩体尚未屈服，坝基下部岩体正处于屈服状态。另外，坝体底部的坝趾部位容易出现应力集中现象。图5为剪切应力图，此图反映了容易出现剪切破坏的部位就在坝趾处，此处周围的岩体应力超过抗张力，少许部位屈服，在点（60，45）处最容易发生拉裂破坏。图6为竖向应力图，竖向应力基本上均达到屈服应力，随着坝基深度的增加，应力也逐渐增加，但均属压应力。

水平位移图竖向位移图注:大坝建成后，在侧向水压力以及所蓄水重力作用下，大坝坝体及坝基的位移情况如上图的图7和图8所示。大坝坝基基本无位移，比较稳定。坝体部分，靠近坝基的底部坝体及中间高度部分的坝体位移也趋于0位移，稳定；而仅仅只有坝体顶部存在微小位移，顶部坝体最大水平位移发生在侧面边缘处，较小，坝体两侧水平位移基本呈对称状态，最大竖向位移发生在坝体顶部，也较小。这种位移情况非常符合实际情况，大坝稳定。塑性区状态注：大坝坝体及坝基的绝大部分部位均处于弹

性状态，仅有坝体底部一小部分处于屈服状态，坝基的很深部位也出现一部分塑性区。但相对整个大坝而言，这些部位所占比重甚小，对大坝的稳定性基本无影响。夏，悄无声息的走来……

（1）重力坝紧靠坝基附近的坝体应力，特别是坝基及坝趾部位的应力，对于分析大坝的稳定与应力至关重要。

（2）对整个大坝而言，最大水平应力为2*106Pa，最大剪切应力为1*106Pa，均发生在坝趾部位，但均为压应力，恰好符合混凝土抗压能力很强、抗拉能力很小的特性，不但有利于大坝稳定，而且充分利用材料特性。

4主要研究结论4主要研究结论

（1）重力坝紧靠坝基附近的坝体应力，特别是坝基及坝趾部位的应力，对于分析大坝的稳定与应力至关重要。

（2）对整个大坝而言，最大水平应力为2*106Pa，最大剪切应力为1*106Pa，均发生在坝趾部位，但均为压应力，恰好符合混凝土抗压能力很强、抗拉能力很小的特性，不但有利于大坝稳定，而且充分利用材料特性。

（3）随着深度的增加，大坝竖向应力逐渐变大，最大竖向应力为6*106Pa，发生在坝基最深层部位，为压应力，也充分利用了材料特性。（4）通过对大坝坝体及坝基的数值模拟，发现坝体在最大侧向水压力1.78*106Pa的作用下，大坝坝体各方向位移均不大，仅顶部有很微小位移，坝体中部、下部趋于零