基于重力壩應力計算及穩定分析的優化設計

錢 波

(西昌學院 工程技術學院,四川 西昌615013)

應力計算和穩定分析作為重力壩優化設計的主要內容,尋求解決壩體安全穩定和工程經濟的矛盾,提供設計快捷、施工方便、經濟合理的途徑。混凝土重力壩應力計算是在壩體斷面擬定后,為設計、施工中確定壩體縱縫形式和位置、鋼筋布置、解決壩體分區等提供依據判定壩體在運用期和施工期是否滿足強度要求,并作為穩定分析的基礎。目前重力壩設計采用材料力學法計算截面應力,并規定相應的應力判別準則;高混凝土重力壩設計中計算應力、變形和穩定分析廣泛采用有限元法,但目前采用的有限元法計算求解大壩應力、變形和壩基穩定問題尚無成熟經驗,且易產生壩踵應力變異,也沒有相應的規范固定,滑移失穩破壞的判據和相配套的安全系數均無統一規定,多局限于線彈性分析[1]。計算經驗也表明用材料力學法計算的應力在壩體上部比較準確,對中低壩一般只用該方法即可。有限元等效應力法可以得到比較穩定的壩踵應力值,解決有限元法計算時壩踵應力隨網格的變化而變化的問題,成為發展和應用的趨勢。穩定分析主要是抗滑穩定,并以剛體極限平衡法為主,輔以有限元分析或模型試驗;驗算的安全系數以整體安全度為主,輔以局部安全度的檢查,采用的安全度標準比正常條件下的安全度要求予以提高[2]。應用可靠度理論進行重力壩深層抗滑穩定分析是可行并有效的;而分項系數極限狀態設計方法各種分項系數都是根據可靠度理論并與規定的目標可靠指標相聯系,經優選而確定的,反映了規定的可靠度水平,是新規范推薦的方法。……