在不同地基下碾压混凝土坝温度场温度应力场的仿真分析

摘要

碾压混凝土坝温度应力问题一直是水工结构应力分析中比较复杂的科研难题，也是工程中技术人员比较关心的问题。随着碾压混凝土技术的普及应用，温度应力问题急需解决。温度应力受诸多因素的影响，其中地基弹性模量是比较重要的因素。地基和坝体相互约束，相互牵制，在接触面上，两者的变形必须协调一致。地基对坝体的约束作用，与其本身的刚度特性有关，所以，坝底附近也就是坝体强约束区的应力情况要受到地基弹模的影响。 本论文从热传导理论出发，推导出温度场和温度应力的有限单元法理论公式。采用浮动网格法，编制了在不同地基情况下碾压混凝土重力坝温度场、温度应力场的仿真计算程序；并通过两种检验方法，验证了程序的正确性。该程序能把地基进行材料分区，在分区基础上进行仿真计算。本文通过某典型算例对碾压混凝土坝施工期和运行期温度场、温度徐变应力场进行了全过程仿真分析，其计算结果合理，表明该程序是正确的，具有很大的实用性。论文通过对某一碾压混凝土坝两种不同地基排列方式（沿上下游方向和沿坝高方向）共十六种计算方案的温度应力场的计算和结果分析，系统研究了地基弹性模量对碾压混凝土坝施工期和运行期温度徐变应力场的影响，总结出规律，得出一些具有应用价值的结论，为选择有利于坝体温度应力的地基，提供了理论依据。 该仿真计算程序的前后处理系统功能强大，界面友好，可视化程度高，方便实用，能在windows／98／2000／XP 操作系统下运行。