重力坝坝踵等效应力法.docVIP

精品论文 参考文献 重力坝坝踵等效应力法 Gravity Dam Dam Heel Equivalent Stress Method王春涛WANG Chun-tao曰邹时华ZOU Shi-hua（南昌大学科技学院，南昌330000）（Nanchang University Science and Technology College，Nanchang 330000，China）摘要院针对重力坝坝踵应力集中问题，在研究分析现有方法的基础上，提出重力坝坝踵等效应力法。这种方法思路是：承认离开坝踵一定区域外部分由有限元计算所得的结果，在坝踵部位用等效应力替代原有计算值。则此方法可以大大降低应力集中的影响且计算简便，同时具有一定精度，所以该方法有一定实用价值。 　　Abstract: Aiming at gravity dam heel stress concentration problem, based on the research and analysis of the existing methods, a newmethod which named dam heel equivalent stress method was put forward. This method is: accept the stress result which is far away fromdam heel got by finite element method, in dam heel area stress result was replaced by dam heel equivalent stress. This method can reducethe effect of stress concentration and simple, also it is proved to be precision. So the method has a certain practical value.关键词院水工结构；坝踵等效应力法；有限元法；重力坝Key words: hydro-structure；dam heel equivalent stress method；finite element method；gravity dam中图分类号院TV64 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）01-0071-020 引言目前大坝的应力分析主要有材料力学方法和弹性力学方法，材料力学方法由于没有考虑坝体和地基的相互作用，其应力解在地基以上30%的范围内不可靠，弹性力学方法（一般用有限元法得到数值解）在坝体的大部分区域的应力解答都比较准确，只是在坝踵、坝趾部位由于应力集中影响，其应力解答失真。所以按弹性力学方法，只要确定了坝踵、坝趾的应力分布，则可以知道整个坝体的应力分布。而坝趾和坝踵的受力状态不同，因为坝趾受到的是压应力，当其压应力超过混凝土抗压强度时，由于混凝土的塑性应力重分布使坝趾应力降低而不至于开裂。即使坝趾区开裂，也可以形成稳定裂缝，不至于影响大坝安全[1]。 　　所以问题的核心是确定坝踵处的应力大小。 　　1 现有的坝踵应力问题的研究方法和不足按弹性力学理论坝踵区由于应力集中，其应力理论解为无穷???。所以应用有限元法计算坝踵应力，会出现随着网格加密应力逐渐增大的现象，这是随着网格加密逐步逼近理论解产生的。对此问题人们做了很多研究，得出了很多有用的结论，主要有：对于各种网格划分方案，各种坝的平均相对拉力区长度基本不变[2]；有限元计算结果在距离坝踵角点1%~2%H 的范围以内应力失真，在此之外其应力解答可满足要求[3]。据此，有人提出了以坝踵附近位置的应力代表坝踵处应力的方法[3]。即：以坝踵角点为圆心，以1%~2%H 为半径，在此圆周上的一圈应力代表坝踵处的应力。这样就可以简便的得到坝踵（等效）应力。 　　该方法的合理之处在于：淤在很小的尺度内混凝土不能看做是均质弹性材料，因此费大力气找出坝踵这个点处的应力没有意义；于混凝土的强度也是在一定尺度下试验获得，即使得到了一个点处的应力，也无法跟混凝土强度比较。所以，应该把求一个点处的应力转变为求坝踵一定区域内的应力。 　　这种方法为研究坝踵应力提供了新的途径，即不再费力求解坝踵区的精确应力，而以应力代表值（等效值）来代表坝踵区应力，这可能是以后研究坝踵应力的发展方向之一。但这种方法也有不足之处：淤忽略了应力集中的影响。 　　尽管坝踵处的应力不会像理论上为无穷大，但毕竟应力集中是存在的，坝踵处的应力应该比其它部位有突变；于不满足静力平衡条件。图1 表示某一重力坝沿建基面的正应力分布，图1.1 表示由有限元法计算所得的应力分布，图1.2 为应力等效方法所得的应力分布，