重力坝应力分析例题

重力坝应力分析例题

例题都是比较理想化的模型，如果你有条件的话，建议你去查看一下实际中的重力坝设计方案。《水工建筑物》教材上有材料力学法的方法步骤，但没例题。

重力坝水压力计算分析： 　

设计的坝体断面需满足规定的应力条件。在中国，在基本荷载组合下，重力坝坝基面的最大垂直正应力应小于坝基容许压应力，最小垂直正应力应大于零。

在地震情况下，坝基容许出现不大的拉应力。对于坝体应力，在基本荷载组合下,下游面最大主压应力不大于混凝土的容许压应力；上游面的最小主压应力σ₂（不计扬压力）应大于或等于0.25γh（γ为水的容重，h为坝面计算点的静水头）。

应力分析的方法可归纳为理论计算和模型试验两大类。目前常用的模型试验方法有偏光弹性试验、激光全息试验和脆性材料试验。理论计算方法有如下两种。 　　

①重力法：又称材料力学方法。它计算简便，适用范围广，已经过模型试验和工程实践的验证，有一套成熟的应力控制标准。重力法的主要假定是：坝体水平截面上的垂直正应力σ_y呈直线分布，其计算公式如下：

式中和为作用于坝段上全部荷载的法向力总和和对计算截面形心轴的力距总和；为计算截面面积；j为计算截面积对形心轴的惯性矩；x为计算点到形心轴的距离。 　

　

②有限单元法：弹性理论中的一种数值解法。将结构划分为若干结点联系的有限个单元，利用边界条件和连续条件，根据弹性理论列出单元的应力、应变、位移关系式和全部结点平衡方程组。依靠电子计算机计算出坝体和坝基内各点的应力和变形。对于实体重力坝的应力分析，一般可采用二维有限元法，属于空间性质的问题，可采用三维有限元法。 　　

对于中、低坝，当地质条件较简单时，可只用材料力学方法计算坝的应力。对于高坝，尤其是当地质条件复杂时，除用材料力学方法计算外，宜同时进行模型试验或采用有限元法进行计算。