电站勘察有限元法溢流坝抗震安全分析

有限元法溢流坝抗震安全分析

坝段两侧坝踵和坝趾仅出现一定程度的应力集中，且在坝踵处有较大的拉应力，但是其分布范围很小，约占坝基顺河向总长的1%，小于规范规定的7%，可以认为是由于有限元网格和数值计算方法所造成的，不会影响坝体的安全。地震荷载作用下坝体的最大压应力为-7.94MPa，根据提供的资料，坝体C15混凝土材料的允许轴心抗压强度为10.0MPa，压应力没有超出材料的抗压强度，满足规范要求。根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000），坝体材料在动力荷载情况下材料的抗拉强度也较静力情况增大10％，有限元计算得到的局部拉应力较大问题可以通过对拉应力较大部位和变截面部位适当配筋，限制裂缝发展范围，局部提高混凝土标号等措施加以解决。因此，坝体在地震作用下坝体强度可以满足规范要求。根据刚体极限平衡原理，最不利荷载组合工况的坝基面抗滑稳定系数K'?3.9。根据规范，大于抗滑稳定允许安全系数为2.30，因此沿坝基面抗滑稳定安全系数满足规范要求。深层抗滑稳定，当K超过2.6以后，有限元计算不再收敛。因此认为该坝段的强度储备系数达到2.6，说明坝基断层导致坝体产生深层抗滑的可能性极小。根据规范，地震作用下，坝基面的抗滑稳定安全系数允许值为2.30，因此该溢流坝坝基深层抗滑稳定满足规范要求。然而安全富裕度不大，建议对软弱结构面进行处理，可采用混凝土置换、混凝土深齿墙、混凝土塞等措施，增加软弱结构面抗剪能力：必要时也可以采用抗滑桩、预应力锚索等措施保证软弱结构面的抗滑稳定。

综上，在偶然组合2和偶然组合3情况下，即在设计地震作用和校核地震作用下，溢流坝段的强度和稳定性满足规范要求。

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有限元法溢流坝抗震安全分析

（a）溢流坝段正常蓄水位工况下铅直正应力分布

（b）溢流坝段正常蓄水位工况下坝基铅直正应力分布

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有限元法溢流坝抗震安全分析

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有限元法溢流坝抗震安全分析

（c）溢流坝段正常蓄水位工况下第一主应力分布

（d）溢流坝段正常蓄水位工况下第三主应力分布

附图4.5-1-1 溢流坝段正常蓄水位工况下坝体应力分布74