利用定位凝聚单元确定拱坝裂缝位置的研究

摘要

确定拱坝裂缝的位置和产状是坝工界研究的前沿课题。拱坝连同地基作为一个复杂的超静定系统,计算规模相当巨大,如何减小计算规模和提高计算效率是拱坝数值分析的瓶颈问题。在现有的计算条件下,利用指定破坏路经的追踪原理,首先定位出拱坝最有可能出现裂缝的区域,将这些区域的单元作为确定裂缝的定位单元,根据工程上确定裂缝位置所需的精度,将这些定位单元进行细分,在细分后的定位单元中确定裂缝的精确位置,细分后定位单元出现原来模型中没有的节点,利用节点刚度凝聚的办法将多余节点的刚度凝聚到初始单元的节点上,利用凝聚的单元总体刚度矩阵置换原来没有破坏的单元刚度矩阵,这样主程序的总体刚度和算法不用改变,定位凝聚算法只是主程序的一个模块,实现减小计算规模和提高计算效率的目的。工程算例表明该方法可以得到裂缝的位置和产状,根据计算所得到的裂缝位置和产状可以进行拱坝周边缝和底缝等理性裂缝的设置,同时验证了方法的实用性和高效性。