壩體結(jié)構(gòu)基于DIANA的非線性有限元分析內(nèi)容TNODIANABV介紹基于DIANA的壩體結(jié)構(gòu)分析混凝土壩–熱應(yīng)力分析混凝土壩–混凝土硬化分析堆石壩–施工階段分析土壩–交錯(cuò)流應(yīng)力分析粘土心墻壩–全耦合流應(yīng)力分析混凝土壩–混凝土膨脹分析混凝土拱壩的地震分析

TNO的計(jì)算力學(xué)部門

DIsplacementANAlyzer開始商業(yè)服務(wù)DIANA開始商業(yè)服務(wù)用戶協(xié)會(huì)成立第一屆國(guó)際DIANA會(huì)議FEMGV成為DIANA的前后處理器

成立子公司TNODIANABV2006 MidasFX+成為DIANA的前后處理器2010 啟用位于荷蘭Delft的獨(dú)立辦公大樓客戶群:

-土木及巖土工程咨詢公司 -油氣開采生產(chǎn)公司 -高校及研究機(jī)構(gòu)TNODIANA25位專家從事于DIANA的求解器研發(fā)，前后處理器研發(fā)，客戶支持，市場(chǎng)及銷售工作

TNODIANA5基于DIANA的壩體結(jié)構(gòu)分析非線性材料土-結(jié)構(gòu)耦合流體-結(jié)構(gòu)耦合地下水流動(dòng)應(yīng)力熱應(yīng)力7混凝土壩熱應(yīng)力分析重力壩的彈性分析第九屆壩體結(jié)構(gòu)數(shù)值分析基準(zhǔn)研討會(huì)議(圣彼得堡)D1D2目標(biāo):找出監(jiān)測(cè)到的大位移的產(chǎn)生原因混凝土壩-熱應(yīng)力分析混凝土壩-熱應(yīng)力分析水面T=5oC外部溫度簡(jiǎn)化方法:5種工況下的穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力分析工況水面海拔(m)外部溫度(oC)06/10/1999128811.025/04/200013008.222/08/2000130416.106/02/200113163.714/08/2001131019.6混凝土壩-熱應(yīng)力分析能量平衡方程變量:T熱分析結(jié)構(gòu)平衡方程變量:F,u集成材料本構(gòu)方程計(jì)算應(yīng)力/應(yīng)變變量:

,結(jié)構(gòu)分析熱膨脹計(jì)算變形混凝土壩-熱應(yīng)力分析5種工況下的溫度剖面圖5種工況下的位移云圖（變形后）混凝土壩-熱應(yīng)力分析StorfinnforsenhydropowerplantintheFax?lvenRiver.PhotofromP.Stenstr?m,WSP.本分析僅考慮一節(jié)壩段混凝土壩-熱應(yīng)力分析Units:m823440ZX1.522101.52.50.52199201.512.5支墩壩的開裂分析混凝土壩-熱應(yīng)力分析15ReinforcementsExponentialtensionThorenfeldt

compression

素混凝土的單軸應(yīng)力應(yīng)變曲線混凝土壩-熱應(yīng)力分析夏季冬季混凝土壩-熱應(yīng)力分析

季節(jié)溫度變換對(duì)壩體變形的影響17混凝土壩體-熱應(yīng)力分析安裝保溫層之前(5年后) 分析結(jié)束(20年后)18混凝土壩混凝土硬化分析混凝土壩-混凝土硬化分析考慮實(shí)際施工順序的薄拱壩初始應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展過程第十屆壩體結(jié)構(gòu)數(shù)值分析基準(zhǔn)研討會(huì)議(巴黎)目標(biāo):預(yù)測(cè)施工結(jié)束后發(fā)生的裂縫155施工階段,3月23日-10月23日忽略連接非連續(xù)性考慮線彈性材料模型考慮隨時(shí)間變化的彈性參數(shù)

(剛度和抗拉強(qiáng)度作為材料成熟度的函數(shù))

(隨時(shí)間變化的熱效應(yīng))每塊預(yù)制塊都用一層單元模擬混凝土壩-混凝土硬化分析技術(shù)考慮:*蠕變和收縮依賴于材料成熟度，比如混凝土齡期（由水化熱過程的T得到）能量平衡方程變量:T熱分析結(jié)構(gòu)平衡方程變量:F,u集成材料本構(gòu)方程計(jì)算應(yīng)力/應(yīng)變變量:

,結(jié)構(gòu)分析熱膨脹,蠕變,收縮計(jì)算變形混凝土壩-混凝土硬化分析22熱傳導(dǎo)分析溫度反應(yīng)進(jìn)度等效齡期結(jié)構(gòu)分析輸入結(jié)果(隨時(shí)間變化)混凝土壩-混凝土硬化分析23Arrhenius方程反應(yīng)進(jìn)度等效齡期Saul的定義到t時(shí)刻產(chǎn)生的熱量除以混凝土水化過程中產(chǎn)生的總熱量混凝土壩-混凝土硬化分析24粘彈性裂縫指示參數(shù)裂縫指標(biāo)抗拉強(qiáng)度利用率混凝土壩-混凝土硬化分析25收縮熱收縮自收縮當(dāng)混合施工時(shí)現(xiàn)澆混凝土澆筑在原有混凝土上，自收縮可能會(huì)需要考慮混凝土壩-混凝土硬化分析26熱量材料參數(shù)隨時(shí)間的變化混凝土壩-混凝土硬化分析27施工過程中不同時(shí)刻的溫度分布14May4July11July3August13August2December混凝土壩-混凝土硬化分析施工過程中不同時(shí)刻的應(yīng)力分布(第一主應(yīng)力)1September1October1November1December1January1February混凝土壩-混凝土硬化分析施工過程中不同時(shí)刻的抗拉強(qiáng)度利用率19July8August1September22September4October2December混凝土壩-混凝土硬化分析30堆石壩(CFRD)施工階段分析堆石壩基于DIANA的堆石壩分析第十屆壩體結(jié)構(gòu)數(shù)值分析基準(zhǔn)研討會(huì)議(巴黎)目標(biāo):混凝土板面的開裂原因

堆石壩abcdefgh壩體不同的施工階段堆石壩混凝土面板：用面單元模擬面板間的連接：用面界面單元模擬面板與壩體之間：設(shè)置摩擦界面單元堆石壩非線性施工階段:地基自重As1+phase1(a)As2+phase2(b)As3+phase3(c)As4+phase4(d)As5+phase5(e)As6+beam+2040米高混凝土面板As7+phase6(f)As8+phase7(g)As9+phase8(h)As10+2040-2085米混凝土面板(施工結(jié)束)As11+2025米高水梯度力As11+2045米高水梯度力As11+2060米高水梯度力As11+2065米高水梯度力As11+2078米高水梯度力(完全蓄水)35堆石壩混凝土面板開裂預(yù)測(cè)36堆石壩混凝土面板開裂預(yù)測(cè)37結(jié)果：裂紋38土壩交錯(cuò)流應(yīng)力分析土壩–交錯(cuò)流應(yīng)力分析

固體力學(xué)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系位移流體流動(dòng)水力擴(kuò)散孔隙壓力孔隙率變化超孔隙水壓力體積變形有效應(yīng)力變化非線性分析穩(wěn)態(tài)結(jié)果壓頭總水頭流量浸潤(rùn)線壓頭非線性分析穩(wěn)態(tài)結(jié)果非線性分析穩(wěn)態(tài)結(jié)果浸潤(rùn)線非線性分析瞬態(tài)結(jié)果豎向有效應(yīng)力44粘土心墻壩全耦合流應(yīng)力分析粘土心墻壩–全耦合流應(yīng)力分析

固體力學(xué)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系位移流體流動(dòng)水力擴(kuò)散孔隙壓力孔隙率變化超孔隙水壓力體積變形有效應(yīng)力變化粘土心墻壩–全耦合流應(yīng)力分析47混凝土壩混凝土膨脹分析膨脹預(yù)測(cè)48Kariba壩因AAR導(dǎo)致的膨脹預(yù)測(cè)ICOLD混凝土膨脹基準(zhǔn)測(cè)試(Valencia,2011)目標(biāo):預(yù)測(cè)壩體的位移Alkali-AggregateReaction（堿-骨料反應(yīng)）49施工結(jié)束時(shí)的界面應(yīng)力施工結(jié)束時(shí)界面上的相對(duì)位移未膨脹結(jié)果膨脹預(yù)測(cè)50施工結(jié)束時(shí)下游面（上圖）和上游面（下圖）主應(yīng)力變化圖（藍(lán)色為壓，紅色為拉）初期蓄水后下游面（上圖）和上游面（下圖）主應(yīng)力變化圖（藍(lán)色為壓，紅色為拉）未膨脹結(jié)果膨脹預(yù)測(cè)51膨脹預(yù)測(cè)Larive模型和各項(xiàng)異性模型膨脹結(jié)果

ParameterValueε(inf)0.00035τc9yearsτL9yearsτ01965years膨脹預(yù)測(cè)Larive模型

和各項(xiàng)異性模型膨脹結(jié)果2010年下游面（上圖）和上游面（下圖）主應(yīng)力變化圖（藍(lán)色為壓，紅色為拉）1995年下游面（上圖）和上游面（下圖）主應(yīng)力變化圖（藍(lán)色為壓，紅色為拉）53混凝土拱壩地震分析

基于DIANA的地震分析線性動(dòng)力分析時(shí)域頻域直接頻率響應(yīng)模態(tài)頻率響應(yīng)反應(yīng)譜響應(yīng)非線性動(dòng)力分析時(shí)域混合頻時(shí)域分析混凝土拱壩的地震分析Luzzone壩,感謝模型由StuckyLtd（瑞士）提供壩高:225米,水面高度低于壩頂18米,壩寬大約400米6–6.5（里氏震級(jí)）地震激勵(lì)瞬態(tài)時(shí)間步分析,包含流體-結(jié)構(gòu)相互作用和混凝土裂縫模型輸出壩體變形和動(dòng)水壓力混凝土拱壩的地震分析

模型網(wǎng)格：基礎(chǔ)（黃色）拱壩（灰色）水（藍(lán)色）混凝土拱壩的地震分析

不考慮基礎(chǔ)自重不考慮流體效應(yīng)90%的能量包含在1.8–6.5Hz頻率段,假定最大5%阻尼比瑞利系數(shù):α=0.8857,β=0.00192X:側(cè)向Y:水流方向Z:重力方向

MODEFREQUENCYEFF.MASSTXPERCENTAGECUM.PERCENT.10.18091D+010.30702D+090.81736D+010.81736D+0120.18357D+010.16227D+090.43200D+010.12494D+0230.27781D+010.32643D+070.86902D-010.12580D+0240.32682D+010.23408D+080.62317D+000.13204D+0250.34433D+010.79149D+080.21071D+010.15311D+0260.35149D+010.25276D+100.67290D+020.82601D+0270.37151D+010.39853D+070.10610D+000.82707D+0280.43897D+010.14650D+080.39000D+000.83097D+0290.46908D+010.41767D+070.11119D+000.83208D+02100.48836D+010.17960D+090.47812D+010.87989D+02110.52214D+010.11888D+070.31648D-010.88021D+02120.54629D+010.72208D+080.19223D+010.89943D+02130.57853D+010.17734D+080.47211D+000.90415D+02140.62101D+010.25568D+080.68067D+000.91096D+02150.65176D+010.45961D+080.12236D+010.92320D+02MODEFREQUENCYEFF.MASSTYPERCENTAGECUM.PERCENT.10.18091D+010.37964D+090.10107D+020.10107D+0220.18357D+010.10145D+100.27007D+020.37114D+0230.27781D+010.33311D+090.88681D+010.45982D+0240.32682D+010.12966D+080.34519D+000.46327D+0250.34433D+010.84978D+090.22623D+020.68950D+0260.35149D+010.10815D+090.28793D+010.71829D+0270.37151D+010.48658D+060.12954D-010.71842D+0280.43897D+010.51021D+080.13583D+010.73201D+0290.46908D+010.72131D+080.19203D+010.75121D+02100.48836D+010.39921D+060.10628D-010.75132D+02110.52214D+010.49046D+080.13057D+010.76437D+02120.54629D+010.39679D+090.10563D+020.87001D+02130.57853D+010.42954D+070.11435D+000.87115D+02140.62101D+010.20169D+080.53694D+000.87652D+02150.65176D+010.81427D+080.21677D+010.89820D+02MODEFREQUENCYEFF.MASSTZPERCENTAGECUM.PERCENT.10.18091D+010.12340D+080.32851D+000.32851D+0020.18357D+010.91337D+080.24316D+010.27601D+0130.27781D+010.17057D+090.45409D+010.73010D+0140.32682D+010.21495D+100.57223D+020.64524D+0250.34433D+010.75005D+090.19968D+020.84492D+0260.35149D+010.71949D+080.19154D+010.86408D+0270.37151D+010.10534D+080.28043D+000.86688D+0280.43897D+010.31438D+070.83695D-010.86772D+0290.46908D+010.42050D+080.11194D+010.87891D+02100.48836D+010.43544D+080.11592D+010.89051D+02110.52214D+010.22967D+080.61143D+000.896