文档介绍：非整体拱坝结构分析研究李雪春,陈重华,徐昕(中国水利水电科学研究院结构材料所)摘要:本文介绍了二种不同的接缝模型,并用以模拟拱坝横缝,:计算中考虑分期施工,对拱坝应力冇明显影响;拱坝中的横缝虽经压力灌浆并设置键槽,仍有可能拉裂或剪坏,引起坝体内应力重分布,从而改变拱坝整体应力状态,同时横缝的影响与坝体的厚度和气候条件冇关,因此应进行非整体拱坝的非线性分析•文中还分析了灌浆质量对坝体应力的影响,计算结果表明,只要浆体灌进了接缝,,:非整体拱坝;横缝;键槽;灌浆质量;有限元法作者简介:李雪春(1943-),女,江西吉安人,教授级高级工程师,主要从事坝与地基联合作用、,经常采用纵、横接缝把坝体分割成浇筑块,当坝体冷却到规定的温度后进行接缝灌浆,使大坝形成整体•这种施工方法对坝体应力的影响如何,是一个重要而又比较复杂的问题•本文介绍了两种接缝模型,一种是横观各向同性实体单元模型⑴(以下称模型1),另一种是冇限厚度带键槽的三维接缝单元模型⑵(以下称模型2),它可以较好地反映接缝附近的应力和接触条件,从而有利于用有限元法对拱坝进行仿真分析•横缝是拱坝的主要接缝,木文分别用以上二种接缝模型模拟横缝,对小湾拱坝及我国已建成的某薄拱坝进行计算,分析了横缝对厚拱坝和薄拱坝、南方坝和北方坝等不同类型的拱坝工作状态的不同影响,并分析了灌浆质量对拱坝应力的影响,还通过计算对两种不同的接缝模型进行了比较,,这些接缝对拱坝应力有重要影响•朱伯芳院士提出的有限厚度带键槽的接缝单元模型⑵可以较好地反映接缝附近的应力状态和接触条件•这种接缝单元模型的主要特点是:①在厚度为常数s的三维实体等参元中,高斯点为单元中心面上的二维高斯点•②将键槽的特性概化在单元内•③叮以考虑接缝的初始间隙•④接缝的拉裂破坏是在应变空间小按结点位移差判断,、增加上述三维接缝单元模型时,程序研制的重点是刚度阵的集成、:当设定单元厚度为常数吋,单元刚度阵计算中所用的公式除多一个常数s外,,在曲而单元上可以使用2X2或3X3个高斯点,一般每个高斯点上需要设立一个局部坐标系•对平面接缝单元,每个高斯点的局部坐标系可以选成相同的•因此,整体坐标系下单元刚度阵的计算公式为K]二仏口河[N]t[D][N][T]dxdy ⑴式屮:[T]:程序中加入考虑键槽作用的接缝单元后,选用的迭代方法需耍满足同吋在应变空间判断张合接触和计算位移差以及在应力空间使用屈服条件进行非线性应力计算的要求•具体地说,相应于一个增量荷载{AP},如果问题本身是收敛的,就要求在迭代收敛时所有仍为弹性的单元、进入屈服的单元以及张合条件发生改变的单元的位移差和应变都必须满足止确的张合条件和材料的应力应变关系•对张合接触非