報告書番号

N09018

タイトル（和文）

三次元非線形有限要素解析を用いたアーチダム耐荷機構の解明

タイトル（英文）

Evaluation of physical mechanism in arch dam using three dimensional nonlinear finite element analysis

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

日本で代表的な定角変半径型とドーム型のアーチダムを対象として、堤体鉛直ジョイント部での剥離やすべりを考慮した三次元非線形有限要素解析法を用いた常時挙動シミュレーションを行い、アーチダムの耐荷機構を明らかにした。得られた主な成果は次の通りである。
(1)定角変半径型のアーチダムでは、全堤高にわたって水平アーチ圧縮力を左右岸の岩盤へ伝達する。
(2)ドーム型のアーチダムでは、水平アーチ変形と鉛直片持梁変形が荷重分担することで、アーチ圧縮力を左右岸の岩盤に対して垂直方向に伝達する。
(3)貯水位と気温の変化により、鉛直ジョイント部では局所的に剥離とすべりの状態変化を生じるが、その状態変化はアーチダムの耐荷機構に影響を与えない。
(4)堤体から岩盤に伝わるアーチ圧縮力は設計が解析値より大きい傾向を示した。これは、設計では基礎岩盤の変形が考慮されていないためであり、設計は安全側評価と言える。

概要 （英文）

The objects concerned are typical types of an arch dam: constant-angle-and-variable-radius and thin-and-double-curvature (dome).
Static behaviors of these arch dams were examined using a three dimensional nonlinear finite element analysis method which incorporates separation and slipping in contraction joints. Based on these analyses, relevant arch mechanism was discussed. The main findings obtained through the present study are as follows:
(1) On every dam height, horizontal arch compressive force is carried by dam side rocks in the type of constant-angle-and-variable-radius arch dam.
(2) Load share caused by horizontal arch deformation and vertical cantilever contributes to bear, compressive force to dam side rocks in the normal direction in the type of thin-and-double-curvature (dome) of arch dam.
(3) Although the states of reservoir water level and annual temperature causes local separation and slipping in contraction joints of the arch dams, these have insignificant effects on arch resistance.
(4) The design value of arch compressive force is bigger than that of numerical analyses results. This can be explained by that the design excludes the effects of base rock deformation. This observation extends that the design value may give a conservative assessment.

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