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《重力坝有限元计算网格剖分与应力控制标准问题》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1996年5月SHUILIXUEBAO第5期重‘力坝有限元计算网格剖分与应力控制标准问题赵代深(天津大学水资源与港湾工程系)提要本文对重力坝有限元计算网格的单元剖分进行了研究,并建议了重力坝有限元计算中的强度.标准.关键词有限元,网格剖分,重力坝,强度标准,坝踵一、问题的提出对于解决水工结构计算问题,有限单元法所具备的优势是沿用已久的材料力学方法所无法比拟的,尽管如此,迄今其仍不能纳人重力坝设计规范,理由大致是:1.用有限元法算出的坝踵应力受网格剖分影响太大,单元尺寸愈小,算出的坝踵拉应力愈大,应力解答有不确定性,难以定出强度控制标准.一般认为这是有
2、限单元法最严重且.,;2难以解决的问题没有与有限单元法配套的设计标准无法判断设计剖面是否满足设计要求.而材料力学方法虽然算出的坝踵应力不符合实际情况(未考虑角缘和地基的,,.;3虽影响)但有与之配套的设计标准应用方便然有限单元法十分精确,但依据的材料参数不精确,方法的精确也就失去了意义.笔者认为,没有设计标,准可以通过作工作建立设计标准材料参数不精确对任何方法都是平等的.关键问题是网格剖分问题.,,,本文对19Om1IOmSOm3种坝高(图l由、1).上海院提供)犯种剖分芳案(表进行了计算分析,图,:2是19Om坝高A剖分方案的网格图采用三角形单元.犯种剖分
3、方案复盖的范围较广,坝踵单元,宽度b二0.2m一15mb与坝底宽度B之比...,b/B=00014一刊)133;坝踵单元高度h=01gmh一与坝高H之比h/H=0.00053一刃.06.图1计算的3种坝高剖面(m).,本文于1993年8月30[l收到一37一几、、、、、、、尸}、}r丈之}丈之阅卜闪协阴洲侧目砚;)网寸才火阅卜二二卜刃广一!卜、冈冈、咐格姗阴黔}冈冈冈冈阅阅反帆阅风侧\酬l翻)l怀\\l灌⋯州\\撇l黝{)(恤\\确姗翻l麟.一\\酬l黝{}l怀\\a()总休图、2219om坝高A剖分方案网格表1坝踵单元的
4、宽度b(m)与高度h(m)坝高(m)19011050方案号bh方案号bh方案号bh..Al0.201B-0.201CI0.20l....A20501B20501C20.501.....A3l01B3101C3l0.1.....A420441B22501C201.....A5401B5301C540.1.....A6801B64.501C611A7l50.1B79.0.1C71.2......A82lBg10.5C:l3A,2.3.B91.1,A102.5.一。..B12A日2.7.B一l1.4.A122.9.B一2..15“”前苏联在1985年7月l日颁布的
5、混凝土与钢筋混凝土坝设计规范明确规定对于高,,度大于60m以上的坝采用弹性理论方法(有限单元法)进行应力分析考虑温度荷载允许坝面开裂,但限制裂缝开展深度.笔者认为这种设计方法是今后混凝土坝设计的发展方向.38二、沿坝踵建基面的主拉应力对9组荷、3种每种剖分方案都进行了载地基弹模(助与坝体弹模(凡)比的计算.9组荷载是:¹坝体自重;º坝面水压;»坝底扬压力;¼库底与河底水压力;½地基渗流体积力;¾水荷载A(假定坝体与地基不透水):坝面水压+库底河底水压;¿水荷载,B(假定坝体不透水地基透水):坝面水压十坝底扬压力+地基渗流体积力;À荷载组合A:坝自重+水荷载A
6、;Á荷载组合B:坝自重+水荷载B.3种地基与坝体的弹模比是,,尽/E0=210.5.坝踵不但承受很大的拉应力,还承受很大的剪应力,控制坝踵开裂的是第一主拉应力,且主拉区长度与坝底宽的比值大致与网格剖分无关(此点对制定应力控制标准十分,,,。.而铅直正应力丐无此特性,重要见下文)所以本文只分析第一拉应力文中应力单位取0.IMPa,不再一一给出.图3是190m坝高、荷载组合A、弹模比耳/几二2时A厂A:剖分方案(坝踵单元,.a.l7高度相同h=0lm)沿坝踵建基面第一主拉应力l的分布图图中只给出了A和A,.alL二方案的分布曲线其余方案只给出坝踵单元的横坐标是应
7、力点(取单元形心)距.,.B是坝,4、S,:坝踵的水平距离底宽L/B是百分数图4是相同条件下AA一A剖分,b。l.方案(坝踵单元宽度相同=Zm)的分布图.、‘J厂.t才几哥r.咨、,u、产.,人奋,.了A八^人,4考-、‘护、刀,,、加l、、o殉们献.八⋯64)胡阴川卯3()l八飞)(AS)、浏尸州卜咯(A引)之^A3仑一(A{川己‘芝10‘七一奋fAll)10丢.‘A12)O七3:、八沁,走一AIZ奋竺、AUA7A7...~,之二、钾全。·。二二户士丫二‘二二确‘;二.兰三介一_)士—5岛520一25万《m)一152‘;L,《m)/‘35105哥41
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