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水利水电领域

1、细观混凝土结构损伤演变分析

混凝土高坝在强震作用下失效,*终体现在坝体混凝土的严重开裂导致坝体破坏,大体积浇筑多级配大坝混凝土的力学性质非常复杂,不同荷载对大坝混凝土动态强度的影响是当前高拱坝抗震设计中*为关注和急需解决的问题。

本项目应用损伤力学方法研究细观混凝土结构的损伤演变过程,以并行有限元程序生成系统PFEPG为平台,分别生成基于非线性损伤理论的有限元单机计算程序和并行计算程序,模拟细观混凝土结构(毫米量级),进行了大规模多工况计算,得到了混凝土材料在不同动、静载作用下宏观强度的变化规律。本项目与水科院抗震所陈厚群院士合作,对细观混凝土结构损伤演变分析的成果可用于指导高拱坝抗震的设计与施工。

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2、大型地下洞室群三维围岩稳定分析

在贵州省索风营水电站地下厂房围岩稳定性三维有限元分析中利用PFEPG的前处理功能完成地下厂房及地层分布的造型,并用组合网格法进行网格剖分断层和软弱夹层计算,成功模拟了大型地下洞室群在开挖过程中的围岩稳定性。利用自动生成系统并编制了三维的渗流场计算程序,对施工期渗流场进行了初步分析,首次提出计算渗流场自由面的死(活)结点法,该方法实践证明计算简单、效率较高。并用来计算了正常蓄水位下的坝区稳定渗流场,考虑了地下水向岩溶管道渗漏的情况,得到较为良好的结果。本项目与贵阳设计院合作,其三维有限元并行分析成果可用于指导大型地下峒室群的设计与施工。

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3、三维拱坝动力稳定性抗震分析

小湾拱坝临近地震活动区,对其进行抗震分析显得尤为重要。在坝肩部存在着一些断层和软弱夹层,它们对拱坝的稳定性产生较大的影响。在有限元计算过程中,采用非连续体模型处理裂缝和断层。使用LDDA方法模拟坝肩部的断层和软弱面,计算在地震中它们对拱坝稳定性的影响。LDDA方法是一种较好的模拟位移不连续面的方法,它可以直接给出不连续面上的接触力,模拟不连续面的滑动和张裂。

考虑了坝体、基础、坝肩的相互作用,该程序成功地模拟了小湾拱坝在地震作用下的稳定性。本项目与北京大学地球物理系及水科院合作,完成国家“九五”科技重点攻关项目。其成果可用于指导高拱坝动力稳定性抗震分析。

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4、混凝土拱坝坝体分缝动力特性分析

本项目与水利水电科学研究院抗震所合作,用PFEPG生成计算程序,计算存在不连续面的岩石基础在自重下的应力场,然后计算大坝、坝体温度载荷、库水、泥沙、渗流作用后的总应力场;*后在系统的底部输入地震加速度,利用显式时间积分进行系统的动力分析。本成果可用于混凝土拱坝坝体分缝动力特性分析,指导高拱坝动力设计与施工。

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