混凝土重力壩裂縫擴(kuò)展過程的數(shù)值模擬.pdf

1、實(shí)際工程中，無論采取多么嚴(yán)格的裂縫控制措施，混凝土重力壩仍然會(huì)帶裂縫工作，因而裂縫對(duì)壩體安全產(chǎn)生多大的影響成為研究者們關(guān)心的問題。本文針對(duì)這一問題，將混凝土斷裂力學(xué)理論應(yīng)用到混凝土重力壩裂縫分析，研究帶縫工作壩體的斷裂特性和承載力，并為混凝土重力壩的安全性評(píng)估提供依據(jù)。
　　 裂縫擴(kuò)展數(shù)值模擬因涉及網(wǎng)格動(dòng)態(tài)調(diào)整和材料軟化非線性的影響，一直以來是固體力學(xué)數(shù)值分析方面的難點(diǎn)。本文用大型通用有限元軟件ANSYS，借助其功能強(qiáng)大的網(wǎng)格劃

2、分功能、斷裂求解模塊以及優(yōu)化的求解器，實(shí)現(xiàn)了混凝土重力壩任意方向的裂縫擴(kuò)展。論文開展了以下幾方面的工作：
　　 1、采用混凝土I-II復(fù)合型裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則，利用ANSYS的apdl二次開發(fā)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了二維狀況下任意方向的裂縫擴(kuò)展。該數(shù)值方法的主要特點(diǎn)為：1)利用了物理意義明確的起裂擴(kuò)展準(zhǔn)則判斷裂縫的穩(wěn)定性和擴(kuò)展方向；2)引入了虛擬裂縫模型；3)裂縫擴(kuò)展的全過程采用裂縫長(zhǎng)度控制的方案。并利用該數(shù)值方法計(jì)算了重力壩模型的P-CMOD鹽線

3、和裂縫擴(kuò)展路徑，結(jié)果表明，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，說明該方法在模擬混凝土重力壩裂縫擴(kuò)展方面是有效的。
　　 2、采用上述成熟算法研究了實(shí)體重力壩上游面的不同長(zhǎng)度、不同位置的水平裂縫對(duì)壩體斷裂特性和承載力的影響。在考慮靜水壓力、壩體自重和裂縫水壓力的情況下，計(jì)算結(jié)果表明：1)大壩斷裂分析絕對(duì)不能忽略縫內(nèi)水壓力的作用，且壩體很有可能會(huì)發(fā)生水力劈裂現(xiàn)象；2)對(duì)于初始裂縫小于5m的裂縫來講，不管其位于壩體的何處，其起裂荷載均高于壩頂