混凝土高拱坝底孔三维非线性分析与子模型技术

"混凝土高拱坝孔口三维非线性分析 (2003年) - 大连理工大学学报论文 - 使用子模型技术对混凝土高拱坝底孔进行三维非线性分析，研究孔口开裂及配筋影响" 这篇论文详细探讨了混凝土高拱坝孔口在不同荷载条件下的三维非线性分析。作者车轶和宋玉普运用了有限元方法中的子模型技术，对一个具体案例——300米级混凝土双曲拱坝的1 # 底孔进行了深入研究。他们考察了孔口在坝体自重、库水压力以及温度变化作用下的混凝土开裂现象，同时分析了配筋对孔口开裂的影响。 在传统的大坝设计中，孔口应力分析通常基于小孔口理论，即通过平面应力分析来评估孔口周围的应力状态。然而，这种方法并不适用于复杂的拱坝结构，因为它们需要考虑混凝土的非线性行为，如开裂和钢筋屈服。为了更准确地模拟孔口应力分布，论文引入了子模型法，这是一种在有限元分析中局部细化网格的方法。通过子模型，可以降低对整个结构网格剖分的复杂度，并减少三维非线性分析所需的计算时间，这对于处理像大坝这样规模的结构特别有优势。 论文指出，混凝土大坝的孔口因受到坝体重量、孔内水压和温度变化的影响，其周围区域容易出现局部高应力，可能导致混凝土开裂，从而影响大坝的安全性。作者通过三维非线性分析，不仅揭示了这些因素如何导致开裂，还研究了配筋如何改变这一过程。他们发现配筋可以显著影响孔口开裂的程度和模式，为大坝设计提供了重要的理论依据。 此外，论文还讨论了非线性有限元方法在工程结构分析中的广泛应用，但同时也提到了在实际操作中面临的挑战，如孔口尺度与大坝结构的巨大差异，以及进行大规模三维非线性分析对计算硬件的需求。通过子模型技术，这些问题得到了有效解决，为今后类似工程提供了实用的技术途径。 这篇2003年的研究论文为混凝土高拱坝的结构安全评估提供了一种创新的计算方法，对于改善大坝设计和预防混凝土开裂具有重要意义。其提出的子模型技术有助于提高计算效率和分析精度，对于推动水利工程领域的发展起到了积极作用。