拱壩三維有限元等效應(yīng)力計算研究.pdf

1、拱壩是空間彈性殼體結(jié)構(gòu),其幾何形狀和邊界條件都很復(fù)雜,應(yīng)力狀態(tài)也比較復(fù)雜.因此,難以用嚴(yán)格的理論計算求解拱壩應(yīng)力.20世紀(jì)70年代以前,我國拱壩應(yīng)力分析主要采用拱冠梁法.20世紀(jì)70年代以后,逐漸采用多拱梁法和有限元法,而且,有限元法在我國拱壩應(yīng)力計算中得到越來越廣泛地應(yīng)用.然而,有限元法計算結(jié)果由于應(yīng)力集中導(dǎo)致壩體與基巖交接處數(shù)值偏大,與實際情況不符.本文基于等效應(yīng)力概念,將壩與基巖交接面上有限元法求得的應(yīng)力合成截面內(nèi)力,然后求出對應(yīng)

2、的線性化應(yīng)力,期望達到消除網(wǎng)格效應(yīng)和應(yīng)力集中現(xiàn)象. 本文結(jié)合實際工程項目,進行了拱壩三維有限元等效應(yīng)力計算分析.本文主要工作為:在查閱'大量國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上,對拱壩的發(fā)展?fàn)顩r、應(yīng)力分析方法及有限元分析方法的現(xiàn)狀進行了總結(jié)和評述:推導(dǎo)了有限元法的基本公式,闡述了拱壩有限元計算分析中的常用單元及其適用條件；詳細推導(dǎo)了拱壩有限元等效應(yīng)力計算公式,研究了拱壩有限元等效應(yīng)力計算及應(yīng)用:結(jié)合某工程實際,建立了三圓心雙曲拱壩三維有限元計算模

3、型,進行了多工況的計算分析. 計算結(jié)果表明:在基本荷載組合下,壩體最大等效拉應(yīng)力為1.31MPa,小于1.50MPa；在特殊荷載組合下,壩體最大等效拉應(yīng)力為1.85MPa,小于2.00MPa,滿足混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范(SL282-2003)關(guān)于有限元等效應(yīng)力控制指標(biāo)的規(guī)定；壩體最大等效壓應(yīng)力在基本荷載組合和特殊荷載組合下,均小于5.00MPa,滿足設(shè)計應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)要求. 有限元法計算結(jié)果與拱梁分載法(四向調(diào)整)計算結(jié)果相比