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在建的積石峽水電站位于青海省循化縣境內(nèi)積石峽出口處，是黃河上游干流“龍青段梯級(jí)規(guī)劃”的第五個(gè)大型梯級(jí)電站。總庫(kù)容2.635×108m3，為大型水電樞紐工程。電站主體建筑物大壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程為1861 m，壩頂長(zhǎng)度為355.5m，壩頂寬度為10m，最大壩高為100m，趾板開挖最低高程為1761m，上游壩坡坡比為1∶1.4，下游壩坡綜合坡比為1∶1.71。壩體從上游到下游依次分粘土鋪蓋區(qū)、蓋重區(qū)、混凝土面板、墊層區(qū)、特殊墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)。
面板堆石壩的材料主體為墊層、過(guò)渡層及堆石體等散粒體材料，在荷載作用下這些材料通常呈現(xiàn)非線性變形特性。目前，國(guó)內(nèi)通常采用非線性鄧E-B本構(gòu)模型來(lái)模擬這些材料的有限元分析應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。
若以Fmax表示應(yīng)力狀態(tài)歷史記錄中的最大值，當(dāng)計(jì)算的F>Fmax時(shí)，判定為加荷情況，取用切線彈模Et值。當(dāng)計(jì)算的F<0.75Fmax時(shí)，認(rèn)為處于卸荷狀態(tài)，取用卸荷模量Eur。當(dāng)0.75Fmax<F<Fmax時(shí)，認(rèn)為處于過(guò)渡狀態(tài)，按如下線性插值取用卸荷模量，即：E=Et+ 4(Eur-Et)Fmax-FF。
材料非線性問(wèn)題的基本解法有迭代法和增量法兩種，其中按材料切線模量迭代計(jì)算過(guò)程的不同，增量法又分為基本增量法和中點(diǎn)增量法兩種。相比較而言，由于中點(diǎn)增量法具有分級(jí)迭代易于收斂、計(jì)算精度較高等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程實(shí)際中應(yīng)用更為普遍。
沿壩軸線選取最大剖面所在的壩段建立計(jì)算模型。計(jì)算范圍：上、下游方向分別取至上、下游壩坡坡腳，沿壩軸線方向取一個(gè)面板塊的寬度即長(zhǎng)為12m的壩段，壩底取至河床基巖面。
邊界條件：底部取為固定鉸約束，模型左右兩側(cè)面施加沿壩軸線方向的約束。混凝土采用線彈性模型，墊層、過(guò)渡層及堆石體材料采用非線性鄧肯E-B模型。選用8節(jié)點(diǎn)等參單元進(jìn)行剖分，共剖分為102個(gè)單元、596個(gè)節(jié)點(diǎn)。
算工況分：大壩施工期和蓄水期兩種。為模擬大壩分層碾壓填筑的施工過(guò)程，計(jì)算時(shí)共設(shè)置16級(jí)荷載以實(shí)現(xiàn)逐級(jí)加載。其中，從壩底至壩頂?shù)膲误w填筑分7級(jí)荷載步，混凝土面板澆筑分2級(jí)荷載步，水庫(kù)蓄水至正常高水位的蓄水過(guò)程分7級(jí)荷載步。
按照上述有限元計(jì)算模型，按逐級(jí)加載的方法，進(jìn)行大壩非線性有限元仿真計(jì)算，得到大壩竣工期和蓄水期的應(yīng)力變形計(jì)算結(jié)果。
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