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在中小型水利工程中,拱坝的体型都相对较小,遇到复杂紧凑的地形地质空间时无法选择适宜的位置兴建溢洪道,此时选择在坝身开设大表孔可以解决泄洪、取水等问题。本文利用ANSYS三维有限元软件,建立有限元分析模型,研究拱坝坝身开设大表孔对坝体应力应变分布的影响,通过对比不开设大表孔、开设宽浅型大表孔、开设窄深型大表孔三种模型下的应力应变计算结果,求拱坝坝身开大表孔对其应力应变分布的影响。 本研究主要内容包括:⑴搜集实际工程设计中的拱坝体形设计参数,地质材料参数等,通过ansys三维有限元软件建立坝体、坝基三维模型,在原始未开设大表孔模型基础上通过布尔运算等命令衍生出开设宽浅型大表孔、窄深型大表孔的三维模型,最后综合利用映射网格划分和扫掠网格划分方法,形成三个完整的已经划分好网格的模型。⑵分别对三种模型施加约束和荷载,对模型基础底面施加全向约束,对两坝肩基岩侧面和坝体上、下游基岩侧面施加法向约束,需要施加的荷载作用为重力、静水压力、泥沙压力和温度荷载。将基岩视为不产生变形的刚体,对三种模型分别进行正常蓄水位+温降、校核洪水位+温升两种工况下的静力分析。⑶分析三种模型在两种工况下的拱坝位移、拱向应力、梁向应力、第一主应力、第二主应力、第三主应力以及最大主应力的等效应力的计算结果,研究开设大表孔后,坝体的应力应变分布规律和数值有什么变化,并对比宽浅型大表孔和窄深型大表孔各自的影响程度,产生的影响有何区别。⑷拱坝三维有限元分析中,坝基及周边应力集中现象明显,实际上岩体中存在裂隙对应力集中现象有所缓解,因此计算求得的最大主应力需要经过线性化处理得到等效应力,以此来作为应力判断标准。