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温度、渗流对混凝土大坝影响效应研究

作　者: 曹海波
导　师: 张嘉凡
学　校: 西安科技大学
专　业: 固体力学
关键词: 混凝土坝温度渗流有限单元法
分类号: TV642
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国经济建设的发展，越来越多、越来越高的混凝土大坝拔地而起，水利工程在国民经济建设中的重要地位益发凸显。渗流和温度是影响混凝土大坝稳定性的主要因素，必须深入研究对大坝应力和位移的影响效应，制定科学的防范措施，确保大坝安全运行。本文以公伯峡水电站进水口5#坝段为分析对象，采用ABAQUS有限元大型工程软件，分别运用单应力场模块、应力场和渗流场耦合模块、应力场和温度场耦合模块，建立了相应的三维有限元分析模型，对混凝土坝的温度场、应力场及位移场进行数值计算。分析不同水位对混凝土大坝位移的影响，确定大坝及坝基的塑性区、应力集中区及应力值最大区；得到大坝的孔隙压力、扬压力、应力与位移随水位的变化特性；研究大坝的温度场、应力场及位移场的分布规律。结果表明：渗流产生的孔隙压力及扬压力与温度变化引起的温度应力都会对混凝土大坝的位移产生重要的影响。并将计算值与大坝监测数据进行对比，分析渗流与应力、温度与应力的耦合作用对坝体运行的影响效应，揭示混凝土大坝产生位移的本质原因，为大坝的安全评价提供了重要依据。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
1 绪论  6-13
  1.1 选题背景及研究意义  6-7
  1.2 国内外研究现状  7-11
    1.2.1 有限单元法的发展  7-8
    1.2.2 大坝坝体渗流研究现状  8-9
    1.2.3 大坝坝体温度及影响效应研究现状  9-11
  1.3 本文的主要研究内容  11-13
2 电站进水口坝段工作性态分析  13-25
  2.1 公伯峡水电站工程概况  13-14
  2.2 坝段坝体温度特征及混凝土线膨胀系数分析  14-17
    2.2.1 坝基温度  14-16
    2.2.2 引水管道下部混凝土温度  16
    2.2.3 混凝土线膨胀系数和自生体积变形  16-17
  2.3 渗流状态的分析  17
    2.3.1 坝体渗透压力分析  17
    2.3.2 基础渗压计  17
  2.4 坝段坝体位移特征分析  17-23
    2.4.1 坝体垂线  21-22
    2.4.2 坝体引张线  22-23
  2.5 坝体水平位移上下游方向统计分析  23-25
    2.5.1 建模原理  23-24
    2.5.2 建模资料系列  24
    2.5.3 影响因素分析  24-25
3 混凝土坝渗流分析  25-41
  3.1 引言  25
  3.2 渗流分析理论基础  25-27
    3.2.1 渗流的基本方程  25
    3.2.2 渗流基本微分方程的定解条件  25-26
    3.2.3 渗流场与应力场耦合数学模型  26-27
    3.2.4 ABAQUS中渗流场与应力场耦合模拟的实现  27
  3.3 混凝土坝三维渗流场与应力场分析模型  27-40
  3.4 本章小结  40-41
4 混凝土坝的温度分析  41-50
  4.1 引言  41
  4.2 热传导分析理论基础  41-43
    4.2.1 混凝土坝中的温度场及其热传导方程  41-42
    4.2.2 热传导的边界条件  42-43
  4.3 基于ABAQUS的温度场数值仿真分析  43-48
  4.4 本章小结  48-50
5 主要结论  50-51
参考文献  51-54
致谢  54

温度、渗流对混凝土大坝影响效应研究

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