基于ANSYS的混凝土重力坝的静力学分析(2)

ANSYS的混凝土重力坝的静力学分析

2012年6月廊坊师范学院学报(自然科学版)第12卷 第3期

α(τcosα(σx)x=ytanα-sinxy)x=ytanα=0,α(τ-sinα(σy)x=ytanα+cosxy)x=ytanα=0,将这些条件结合最终可以得出莱维解答:

σx=-ρ1gy

32σρρ)x+(ρgcotα-2g)y。y=(1gcotα1gcotα-ρ2τxy=-ρ1gxcotα

莱维解答往往被看作是混凝土重力坝的基本解答,但是,从上述分析我们可以看出,莱维解答并不准确,存在着一定的缺陷:(1)此结果是在假定坝体下端无限长的情况下得出的,实际上,重力坝的坝深高度是确定的有限值,并且底部和地基是联系在一起的,重力坝的底端的变形受到与其相连接的地基的约束。(2)混凝土重力坝的顶部不是尖的,而是具有一定宽度的,因此在将其假定为是楔形体的情况下得出的莱维解答很明显是不够准确的,而且莱维解答并没有考虑到重力坝顶部所受到的其他载荷3.2　得出结构变形图和应力云图

在节点上施加位移约束条件,且在混凝土重力坝坝体上施加水压力载荷和自重载荷,得出结构变形图和应力云图,如图4所示。

2　C20,泊松比为0.2,密度为Πm,弹性模量为25G

Pa,假设坝体的长度为100m,高为30m,顶部宽为3m,底部为10m,基础深5m,重力坝一侧垂直,一侧倾斜,重力坝的截面图可按图2所示。假设重力坝满足:(1)重力坝的两侧端与河岸基岩连接,重力坝底端和地基相连接;(2)重力坝体为均匀材料,且是各向同性的;(3)坝体是完全弹性的

。

3

3.3　计算结果分析

3　采用ANSYS进行混凝土重力坝分析

3.1　建模及网格划分

在混凝土重力坝的模型建立过程中,首先进入

ANSYS的图形交互操作界面,

在主菜单中选择pref2erences,由于是静力学分析,所以选择structural。定义单元属性,选择Plane42单元,将其力学模型设置为Planestrain模式,采用自由网格划分,如图3所示。

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从图4中可以看出最大变形量为5.59mm,x方向的最大位移为5.551mm,y方向的最大位移为0.693mm,该坝体满足设计要求。

x方向最大压应力为0.56MPa,最大拉应力为0.52MPa,y方向最大压应力为2.54MPa,最大拉应力为2.65MPa,第一主应力的最大压应力为3.

67MPa,最大拉应力为2.87MPa,根据混凝土结构设计规范,C20混凝土的抗拉强度设计值为1.10MPa,抗压强度值为9.6MPa,在本算例中抗压强度超过了设计值,需要考虑采取有效的应对措施。

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