三维仿真：球面键槽高拱坝横缝开度分析及其优化

本文档深入探讨了在高拱坝结构设计中，采用球面键槽的横缝开度仿真分析方法。首先，作者提出了一种三维有限厚度的带球面键槽接缝单元模型，这种创新的模拟方法能够精确地捕捉到横缝的实际力学行为。通过推导出球面键槽的接触物理方程，研究人员得以优化球面键槽的中心角设计，确保其在承受压力和变形时提供有效的连接。 在实际应用中，小湾拱坝的横缝开度仿真分析是基于三维瞬态温度场的仿真计算结果进行的。该分析充分考虑了多个关键因素：坝体材料的热力学性能，即材料在温度变化下的膨胀和收缩特性；浇筑过程中的温度控制，这对横缝的初始状态有很大影响；环境温度的变化，因为温度变化会影响材料的尺寸和应力分布；封拱和蓄水过程中坝体的变形，这会进一步影响横缝的动态行为；以及灌浆前后接缝的力学性质差异，如刚度和强度的变化。 计算结果显示，小湾拱坝的大部分灌区横缝开度符合灌浆要求，这意味着在初期设计阶段已经确保了足够的紧密性。而灌浆后蓄水的过程起到了压紧横缝的作用，这不仅验证了设计的有效性，还减少了可能存在的二次灌浆的需求，节省了成本并降低了施工复杂性。 这项研究对于优化高拱坝的设计和施工实践具有重要意义，它提供了科学的方法来评估和控制横缝的开度，从而确保坝体结构的稳定性和安全性。论文的关键词包括高拱坝、横缝开度、仿真分析、接缝单元和球面键槽，这些核心概念对于理解该领域的最新进展和技术发展至关重要。