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水利工程论文-拱坝的破坏分析及超载问题探讨.doc

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水利工程论文-拱坝的破坏分析及超载问题探讨.doc

水利工程论文-拱坝的破坏分析及超载问题探讨摘要:以拱坝和周围的岩体为研究对象,采用线弹性本构模型和不同的破坏追踪方式,对破坏过程中的不同的应力状态应用不同的强度准则和功能函数,破坏过程的分析按三维随机有限元法分析可靠度指标场,从可靠度指示场中寻找并联系统中最易出现的破坏轨迹,给出其破坏形式和安全度。同时按逐步增加水的比重和提高水位两种方法给出拱坝的超载破坏过程,最后指出拱坝的超载是不现实的,也不能给出切合实际的拱坝安全性。关键词:破坏分析超载可靠度拱坝拱坝的超载能力很强,但对拱坝超载能力的研究始于20世纪60年代出现了电子计算机和有限元法之后,李新民提出用机动法分析拱坝的超载能力,他的做法是在直法线假定的前提下求弹性厚壳的极限荷载,实际上,厚壳中还存在着薄膜应力,仅用铰链来描述破坏点的受力状态,过于简单化。超载试验法是另一个拱坝极限荷载的研究方法,通过模型试验,对拱坝逐渐加载到超过正常水压几倍的荷载(或利用高密度的液体),通过实际观测,可以得到拱坝裂缝开展的详细情况,同时,得到拱坝从初始开裂直至彻底破坏过程中任一破坏程度的超载系数,给出一个宏观的安全指标。但是,在拱坝的正常运行中,超载是不现实的,并且拱坝的真正危险不是荷载的成倍增加,而是材料强度的不足,因此,就不能用这个指标来衡量正常运行拱坝的安全度,并且也不能反映随机性。极限强度分析中,水压保持不变,减小材料的强度,直到拱坝出现破坏,极限强度分析是从设计材料的强度剩余上观察拱坝的“超载”能力,却看不到破坏的发展过程。通过数学模型和拱坝的弹塑性应力分析,可以建立一个拱坝从初始开裂直至彻底破坏全过程的数学模型。一般在上述分析的过程中把参与分析的参量视为定值,可以得到一个逐点破坏的安全系数序列和破坏的迹线,虽然在这个破坏的过程中每点的破坏并不是独立的,但是这个安全系数序列却是离散而独立的。因此,这种方法也不能给出一个破坏程度的指标。本文阐述了一种全新的关于拱坝破坏分析的思想:首先建立拱坝断裂的随机数学模型,然后进行数学模拟分析,在模拟分析的过程中把参与分析的主要参量取为随机变量,进行随机数学分析,则可以记录诸点依次破坏的概率及条件概率,得到拱坝从出现裂缝到每条裂缝开展稳定或不稳定溃坝的条件概率序列——拱坝破坏轨迹的概率向量。这个由条件概率组成的概率向量中的任何一个分量(不妨定义为线失效概率)值都有明确的物理意义,即这个

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