重力坝应力分析-毕业设计.ppt

重力坝的应力分析讲课人：黄耀英2013＠混凝土重力坝设计规范(SL319-2005)在6.2.1条目 规定：混凝土重力坝应以材料力学法和刚体极限平衡 法计算成果作为确定坝体断面的依据，有限元法作为 辅助方法＠混凝土重力坝设计规范(DL5108-1999)在9.1.1条目 规定：混凝土重力坝一般以材料力学法和刚体极限平 衡法计算成果作为确定坝体断面的依据以下主要介绍材料力学法，简单介绍有限单元法平面问题重力坝设置了横缝，各坝段独立工作，各坝段受到面力 和体力平行横截面，且基本不沿坝轴线变化，可视为固 结在岩基上的变截面(平面)悬臂梁；空间问题坝体结构复杂的部位(如泄水孔口等)，需要采用有限元 等数值分析方法分析模型材料力学方法基本假定(1)认为坝体是由均匀、连续、各向同性的弹性材料构 成；(2)视坝段为固结于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形 对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，永久横缝 不传力；(3)假定坝体各水平截面(包括坝基面)上的垂直向正应 力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响 材料力学法计算公式▽xyStep1：建立坐标系内外力正负号规定应力正负号规定材料力学法计算公式-Step1M▽Step2：选取分析截面并取出脱离体ABC问题：分析截面如何选取？选水平截面AB，计算方便xy材料力学法计算公式-Step2σnτnσxσyτ τ▽ABStep3：荷载组合：基本荷载组 合或特殊荷载组合并获得计算水平截面内 力(轴力、弯矩、剪力)xy∑W∑P∑M材料力学法计算公式-Step3Step4：边缘应力计算σyu ，τu，σxuσyd ，τd，σxd▽ABxy∑W∑P∑M偏心受压公式σyu=ΣW T+6ΣM T2 σyd=ΣW T-6ΣM T2材料力学法计算公式-Step4T材料力学法计算公式-Step4▽ABxy∑W∑P∑MStep4：边缘应力计算σyu ，τu，σxuσyd ，τd，σxd上游边缘 微分体下游边缘 微分体上下游边缘取出微分体σxuσyuτuτupudydxdsφu ΣFy=ma-puds·sinφu+σyudx+τudy=0τu=(pu-σyu)dx/dy=(pu-σyu)nΣFx=maσxu=pu- τu·n材料力学法计算公式-Step4Step4：边缘应力计算σyu ，τu，σxuσyd ，τd，σxd上游边缘微分体▽ABxy∑W∑P∑M下游边缘 微分体同理可得τd，σxdσy u，τu，σxuσy d，τd，σxd材料力学法计算公式-Step4Step4：边缘应力计算σyu ，τu，σxuσyd ，τd，σxd▽ABxy∑W∑P∑MStep5：边缘主应力σ1u ，σ1d， σ2u ，σ2d材料力学主应力公式材料力学法计算公式-Step5▽ABx∑W∑P∑MStep6：内部应力边缘应力内插假定σy 直线分布，内插σx 直线分布，内插τ 二次抛物线分布①τu， τd② ∫τdx =ΣP材料力学法计算公式-Step6yσxuσyuτuτupudxdsφu dypuupuu材料力学法计算公式-考虑扬压力时15材料力学法计算公式-考虑扬压力时Step1：建立坐标系Step2：选取分析截面并取出脱离体Step3：荷载组合：基本荷载组合或特殊荷载组合并获得计算水平截面内力(轴力、弯矩、剪力)此时，需要考虑扬压力16材料力学法计算公式-考虑扬压力时Step4：边缘应力计算，σyu ，τu，σxuσyd ，τd，σxd此时，建立微分体平衡时，需要考虑上下游边缘的扬压力强度。

Step5：边缘主应力σ1u ，σ1d， σ2u ，σ2dStep6：内部应力17强度指标-坝踵坝趾应力1 运用期（1）在各种荷载组合下(地震荷载除外)，坝踵铅直应 力不应出现拉应力，坝趾铅直应力小于坝基容许压应 力2）在地震荷载作用下，坝踵、坝趾的铅直应力应符 合SL203-97《水工建筑抗震设计规范》的要求2施工期坝趾铅直应力允许有小于0.1MPa的拉应力18强度指标-坝体内部应力1 运用期（1）坝体上游面的铅直应力不出现拉应力(计扬压力)（2）坝体最大主应力，不应大于混凝土的容许压应力2施工期（1）坝体任何截面上的主应力不应大于混凝土容许压 应力（2）在坝体下游面，允许有不大于0.2MPa的主拉应 力19工程措施（1）设计合理的坝体剖面（2）对地基进行加固处理，使地基变形模量和 坝体弹性模量合适（3）进行合理的分缝分块（4）进行合理的混凝土分区（5）合理布置限裂、防裂钢筋（6）加强施工质量等等。