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《重力坝坝踵主拉应力区分布规律的探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、水利学报2000年4月SHUILIXUEBAO第4期文章编号:0559-9350(2000)04-0064-05重力坝坝踵主拉应力区分布规律的探讨11杨清平,李俊杰(11大连理工大学水利水电工程研究所,辽宁大连116023)摘要:本文应用有限元方法,计算了多种情况下的重力坝的应力.以坝踵主拉应力区相对宽度为变量,探讨了重力坝坝踵主拉应力区的范围和应力分布规律.关键词:重力坝;有限元;主拉应力中图号:TV642文献标识码:A采用有限元求解重力坝的应力是重力坝强度和由于有限元在求解重力坝坝踵应力时失真,即随网格的不同,应力
2、在坝踵区有明显的变化.网格越小,坝踵处主拉应力值越大,在坝踵处有限元解具有非常的不确定性.另外,重力坝设计规范是根据材料力学解得出的,而有限元方法没有与之相配套的设计标准,在进行某些判断时会遇到一定的困难.因此,到目前为止,坝踵拉应力的分布规律及控制标准一直没有得到很好的解决.文献[1,2]曾作了有意义的工作,得出了坝踵拉应力范围和坝踵应力值选取的一些标准.由于计算机容量的限制,文中的研究主要是以三角形单元为基础的,并且三角形单元远没有细化,所以非常有必要作进一步的工作.由于影响因素较多,本文仅在考虑水平水压力及坝体自
3、重的情况下,作了一些工作.为了方便起见,定义坝踵主拉应力区相对宽度brl为坝踵主拉应力区宽度b与坝体底宽B的比值,用公式表示:brl=b/B@100%.本文就是以坝踵主拉应力区相对宽度为中心,对坝踵主拉应力分布规律进行了一些探讨.1重力坝的网格剖分本文以四种坝高h=80,110,160,190m的坝作为研究对象,见图1.选用了四结点单元剖分.坝踵网格加密区为矩形区域,大小垂直向为坝高的10%,水平向为坝底宽的30%.坝基部分有一定厚度的加密区.坝基部分剖分的范围较大,坝体上游地基剖分宽度为3倍坝高,坝体下游地基剖分宽度
4、为3倍坝高,坝基剖分深度也是3倍的坝高.因此,剖分的范围还是比较大的.对每种坝高各作了28组网格剖分,剖分单元数目由几千上至几万.同时,为了研究不同边坡对应力分布规律的影响,选取110m的坝作了三种边坡i=0170,0175,0180各28组网格剖分计算,剖分单元数目也是由几千上至几万.为了研究不同弹模比的影响,对每种坝体的每种边坡的各种网格都进行了三种弹模比的计算.由于信息量较大,相关数据不可能一一列出,本文选用了160m的高坝,将其的网格相关数据信息列于表1中.2网格对坝踵主拉应力区应力分布规律的影响不同网格剖分计
5、算的结果表明:网格剖分的大小对坝踵主拉应力区的应力分布规律有影响.网格收稿日期:1999-08-09作者简介:杨清平(1974-),男,硕士生,大连理工大学土建学院水工结构教研室.)64)越小,坝踵主拉应力值越大,沿建基面主拉应力值的递减梯度也越大.但在反应某些方面的规律时,不同网格剖分计算的结果也表现出某种一致性.正是在这种前提下,作了下面的分析.表1坝踵网格剖分及单元、结点信息剖分尺寸剖分尺寸剖分号单元数目结点数目剖分号单元数目结点数目h@b/mh@b/m1011@011375003780015015@410730
6、074602011@012310003150016110@01119200195203011@110170001750017110@01213000132804011@210130001358018110@110830086005011@4109600980019110@210780080606012@011257002600020110@410660069007012@012255002575021210@015940096008012@110120001240022210@110720074509012@21011
7、2001140023210@2106000628010012@4108500870024210@4104500477011015@011257002600025011@015249002509012015@012167001690026012@015168001703013015@1109680987027015@0159500976014015@2108900907028110@01594509700图1坝体几何形式3坝高对坝踵主拉应力区应力分布规律的影响3进行网格剖分计算时,取坝体混凝土容重C=23544N/m,泊
8、松比L=0117,弹性模量Ed=2@101010Pa.取地基容重C=0,泊松比L=0120,弹性模量Ef=4@10Pa.坝体与地基的剪切模量按照公式转换.多组网格的计算结果都表明四种坝高的主拉应力相对宽度brl是相差不大的,但坝体越高,坝踵单元具有较大的主拉应力,而且主拉应力递减的梯度较大.为了形象表述,选取各种坝高的网格计算得出
