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通過有限元分析計算，在保證壩體施工期、運行期的沉降量以及面板的應力在合理范圍內的前提下，上游邊界線盡量往壩體上游側靠近，以期能夠最大限度地利用軟巖材料，從而使工程設計進一步優(yōu)化。
堆石體作為混凝土面板堆石壩的主體，其應力應變關系的合理模擬對提高混凝土面板堆石壩應力變形計算結果的合理性非常重要。常用的堆石體本構模型大體上可以分為非線性彈性模型和彈塑性模型兩大類。非線性彈性模型以鄧肯E-B模型及K-G模型最為典型及常用；彈塑性模型中主要有“南水”雙屈服面模型和殷宗澤雙屈服面模型。這些模型從不同的方面表征了堆石料的應力應變關系性質。非線性模型中，鄧肯E-B模型在概念上和數學表達上都很簡單，模型參數易于確定，許多參數已有大量的數據，便于有限元分析計算，并已有豐富的工程應用經驗。本研究采用鄧肯E-B模型。目前，材料非線性問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算過程的不同，增量法又分為基本增量法和中點增量法兩種。相比較而言，由于中點增量法具有分級迭代易于收斂、計算精度較高等優(yōu)點，因此在工程實際中應用更為普遍。
某混凝土面板堆石壩是一座以灌溉和供水為主，兼有發(fā)電、防洪、環(huán)境保護、旅游等綜合效益的大型水利樞紐工程。該工程總庫容11.12億畝，電站裝機容量76萬kW。混凝土面板堆石壩趾板建基高程728 m，壩頂高程884 m，最大壩高156 m，壩頂長663.77m，寬12 m。上游壩坡1:1.4，下游壩坡在高程840 m馬道以上為1:1.5，其下為1:1.4。
根據規(guī)范，本研究將次堆石區(qū)的材料分別采用硬巖和軟巖進行三維有限元計算。
方案一：次堆石區(qū)采用硬巖料(砂卵石)。
方案二：次堆石區(qū)采用軟巖料(砂泥巖)。
計算范圍：沿壩軸線選取最大剖面所在的壩段建立計算模型，運用大型有限元軟件ADINA，進行壩體應力變形的有限元計算。計算范圍：壩基取到基巖面，上、下游方向分別取至上、下游壩坡坡腳，左右岸取至壩體壩肩。邊界條件：底部、左右岸取為固定約束。混凝土面板及趾板采用線彈性模型，墊層、過渡層及主堆石及次堆石體材料采用非線性鄧肯E-B模型。選用8節(jié)點等參單元進行剖分。
(1)水庫特征水位。正常蓄水位877.00 m，設計洪水位871.10 m，校核洪水位883.10 m。
(2)混凝土面板按照線彈性材料計算，計算中取材料密度p=2450 kg/m3，泊松比σ= 0.167，彈性模量E =2.0xe11Pa。
(3)鄧肯E-B模型參數。壩體各區(qū)材料的鄧肯E-B模型參數采用該電站工程相應的材料試驗結果。
計算工況分：大壩竣工期和蓄水期兩種。施工期的壩基開挖及壩體填筑共分13級荷載實施計算，水庫蓄水至正常高水位的蓄水過程分3級荷載步。
混凝土面板堆石壩的蓄水工程是隨著壩前水位的抬高，水荷載將逐步施加在面板上。假設分三級施加庫水壓力，每一級壩高一次為h1，h2，h3，用y表示庫水重度，較低壩面上的庫水壓力應該也隨著增加。即在任一壩面高為的上游壩面，庫水壓力p。
按照上述有限元計算模型，按逐級加載的方法，進行大壩非線性有限元仿真計算，得到大壩竣工期和蓄水期的應力變形計算結果。
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