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塑性混凝土防渗墙应力变形有限元分析

作　者: 滕彦磊
导　师: 李宗坤；赵凤遥
学　校: 郑州大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 塑性混凝土防渗墙 ABAQUS 二次开发非线性有限元分析
分类号: TV543.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

混凝土防渗墙是土石坝工程中主要的防渗型式之一,尤其对土石坝除险加固工程,混凝土防渗墙因其施工方便,防渗效果好等优点,多被采用。工程实践表明,一般的刚性混凝土防渗墙存在着一些缺点,主要的问题是弹性模量高,极限应变较小,墙体易出现裂缝,降低了防渗效果,威胁到大坝的安全。近些年来,塑性混凝土由于具有渗透系数小、变形模量低、能适应周围土体的变形、强度随围压的增加而提高等特点,而受到人们的广泛关注。基于此,本文以国际上通用的大型有限元分析软件ABAQUS作为计算工具进行了如下研究：1.以ABAQUS为开发平台,实现了邓肯张E-B本构模型的二次开发,并且以一个水库大坝中的塑性混凝土防渗墙为例对开发的程序进行了一系列严格验证,结果证明开发是成功的。2.用非线性邓肯张E-B模型研究了某水库大坝防渗墙在静水压力荷载作用下的应力变形特性(包括一种刚性混凝土防渗墙和四种弹性模量不同的塑性混凝土防渗墙),从而得出了这几种墙体的应力变形的规律。3.对计算结果进行了对比分析,能看到塑性混凝土防渗墙在静水压力荷载作用下的应力状态要优于刚性墙,并且塑性混凝土防渗墙墙体内拉应力随着弹性模量的减小而减小,当弹性模量小于一定值时,墙体内无拉应力。4.对不同厚度的刚性墙和塑性墙进行了计算对比,分析结果表明,墙体厚度对防渗墙的变形影响不是十分明显；各种情况下防渗墙上游侧竖向应力随高度分布图基本相似,不同厚度的刚性墙或不同厚度的塑性墙的最大拉应力数值相差不大,但是塑性混凝土防渗墙的拉应力值明显小于刚性墙的拉应力。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 混凝土防渗墙的发展概况  9-11
  1.2 塑性混凝土及塑性混凝土防渗墙的主要特点  11-13
  1.3 国外塑性混凝土防渗墙技术的发展和现状  13-15
  1.4 国内塑性混凝土防渗墙技术的发展和现状  15-17
  1.5 论文研究的意义及主要内容  17-19
    1.5.1 论文研究的意义  17-18
    1.5.2 论文研究的主要内容  18-19
2 塑性混凝土的基本理论  19-28
  2.1 塑性混凝土材料组成  19-21
  2.2 塑性混凝土组成材料影响其特性的规律性  21-24
  2.3 塑性混凝土配合比设计  24-25
    2.3.1 配合比设计的主要依据原则  24-25
    2.3.2 配合比设计步骤  25
  2.4 塑性混凝土的力学性能  25-26
  2.5 塑性混凝土的特性及优越性  26-28
3 土体和混凝土的本构关系模型  28-39
  3.1 土体的本构模型  28-38
    3.1.1 土的本构模型的建立方法  28-29
    3.1.2 非线性弹性模型  29-33
    3.1.3 弹塑性模型  33-37
    3.1.4 粘弹塑性模型  37
    3.1.5 土体本构模型的选择  37-38
  3.2 混凝土的本构模型  38
  3.3 本章小结  38-39
4 混凝土防渗墙有限元分析的原理及方法  39-50
  4.1 ABAQUS有限元软件介绍  39-40
  4.2 土体和塑性混凝土材料非线性分析方法  40-43
    4.2.1 土体和塑性混凝土的非线性特征  40
    4.2.2 材料非线性分析方法  40-41
    4.2.3 材料非线性问题在ABAQUS中的处理  41-43
  4.3 基于ABAQUS的Duncan-Chang E-B本构模型的二次开发  43-46
    4.3.1 ABAQUS的二次开发平台  43-44
    4.3.2 改写本构模型表达式  44-45
    4.3.3 开发方法和步骤  45-46
  4.4 程序验证  46-48
  4.5 本章小结  48-50
5 混凝土防渗墙有限元计算分析  50-63
  5.1 工程概况  50
  5.2 有限元计算与结果分析  50-61
    5.2.1 有限元计算模型及计算参数  51-52
    5.2.2 结果分析  52-61
  5.3 本章小结  61-63
6 结论与展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-67
个人简历、在校期间发表的学术论文及参与项目  67-68
致谢  68

塑性混凝土防渗墙应力变形有限元分析

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