横缝引起非整体性对小湾拱坝温度应力影响研究.pdfVIP

水 　力 　发 　电 　学 　报 2003 年 第 4 期 JOURNAL OF HYDROELECTRIC ENGINEERING 总第 83 期 横缝引起的非整体性对小湾拱坝温度 应力的影响研究 盛志刚　张楚汉　王光纶　徐艳杰 (清华大学水利水电工程系 , 北京 　100084) 摘 　要 : 通过 12 种工况的有限元计算 ,本文对小湾拱坝按整体结构和非整体结构分别考虑 时 ,在不同的温度变幅下坝体的应力分布情况进行了对比。通过对比可以看出 ,在目前的温 度变幅下 ,小湾拱坝分别按整体结构或非整体结构计算的结果相差不大。但是 ,当温度变幅 达到目前变幅的三倍时 ,按整体或非整体结构分别计算所得到的坝体最大拉应力将出现一定 的不同。 关键词 : 水工结构 ;温度应力 ;非整体性有限元法 ;拱坝 ;横缝 中图分类号: TV6424 文献标识码 : A 1 　引言 在建的小湾拱坝位于云南省澜沧江中游 ,最大坝高为 292m ,建成之后将是世界上最 高的双曲拱坝。对于小湾拱坝的温度应力问题 , 国内已有多家单位进行过研究。本文则 ( ) 重点补充在正常温度变化条件下的运行低水位时 库水位 1181m ,水深为 228m 拱坝的受 ( 力情况 ; 同时还探讨气温水温年变幅达到小湾目前变幅的三倍时 年平均气温和水温不 ) ( ) 变 ,按照整体结构计算与按非整体 分缝 结构计算的结果有何主要差别 ,分析温度变化 对小湾拱坝及其它高厚拱坝的影响。 2 　有限元计算模型及荷载条件 21 　数值模型概述 由于横缝的存在,拱坝的动力反应表现出明显的局部非线性 ,对此课题 , 国内外学者 进行了深入的研究 ,并提出许多接缝单元模型。本计算采用 G. L. Fenves 在 ADAP88 程序 中提出的三维非线性接缝单元模型[2 ] ( ) 如图 1 所示 。这种模型通过沿坝体厚度划分多层 单元的方法 ,可以对横缝的张开进行较细致的模拟。 这种非线性接触单元为等参单元 ,其几何插值公式为 4 x = N x ( 1) ∑j j j = 1 其中 x 是缝面上一点的整体坐标 , x 是第j 和j + 4 节点的节点坐标 ,可表示成 j x = {x 　x 　x }T , 　　x = {x 　x 　x }T (2) 1 2 3 j 1j 2j 3j 收稿日期 : 作者简介 : 盛志刚 ,1963 年生 ,男 ,博士 ,工程师。 24 水 　力 　发 　电 　学 　报 图 1 　模拟横缝的非线性接触单元