基于有限元法对乌拉斯台水库浆砌石拱坝的除险加固效应分析研究

摘要

浆砌石拱坝具有安全度高、就地取材、造价低、施工简单、温控措施少、便于防洪度汛、对施工机械要求不高、造型美观等优点。因此，这种当地材料坝在坝工建设发展过程中得到了广泛的应用。在我国，尤其是六七十年代，兴建了一大批砌石拱坝，这些砌石拱坝在当地兴建的工程中发挥了显著作用，但是该类工程受当时技术水平、经济条件、材料设备等方面的限制，很多在地质勘测、设计以及施工上都存在一些问题。随着运行时间的增加，这些浆砌石拱坝不同程度地出现了一系列安全隐患，因此对其进行除险加固的分析研究是十分迫切且必要的。
　　 本文基于有限元法，针对新疆乌拉斯台水库浆砌石拱坝这一工程实例，系统地对其加固前浆砌石拱坝进行了三维非线性有限元计算与分析，并根据其病害提出了相应的加固处理措施，最后对加固后的拱坝进行了三维非线性有限元计算与分析及加固效应分析，论证了加固方案的可行性。本文的工作主要包括以下几个方面：
　　 (1)针对水工结构的特点，总结了三维非线性有限元分析的基本理论；
　　 (2)以大型有限元分析软件ANSYS 为工具，使用APDL 语言及多种ANSYS 内部函数，开发编制了浆砌石拱坝三维非线性有限元分析命令流程序，对加固前乌拉斯台水库浆砌石拱坝进行多工况下的三维非线性仿真模拟；
　　 (3)将加固前乌拉斯台水库浆砌石拱坝三维非线性有限元计算结果与原设计中有限元计算结果进行分析比较；
　　 (4)提出乌拉斯台水库浆砌石拱坝的加固处理方案，并采用开发编制的拱坝三维非线性有限元分析程序对加固后的乌拉斯台浆砌石拱坝进行了应力应变分析，并进行加固效应分析，证明了加固方案是合理、可行的。