三维心墙堆石大坝应力分析

  1. 问题描述

某心墙堆石坝高100m,坝顶宽10m,坝顶长300m,上、下游坡比1:2;心墙顶宽6m,心墙的坡比为1:0.2.大把的平面图如图1所示,x轴指向下游,y轴指向左岸,z轴向上。大坝左右对称,控制截面有2个,形状如图2所示。

大坝平面图.png

                                                                      图1   大坝平面图

截面1.png

截面2.png

                                                                     图2    大坝控制截面

    2.材料属性

材料              弹性模量/MPa              泊松比

堆石                 100                             0.3

心墙                  20                             0.33

   3.载荷、边界

          选择整个大坝作为载荷施加区域,在分量3,即z向填入-20kpa,代表竖向体力载荷向下,如图3所示。

 

大坝载荷.png

                                                                       图3   大坝体力载荷

              约束模型底部x、y、z 3个方向的位移,约束左、右两岸坝轴线方向(y向的位移),如图4。

xyz约束.png

        

                                                                      a)  模型底部约束

y约束.png


                                                                       b)  y向约束

                                                                 图4  大坝边界条件

      4. 网格划分

       单元类型选择C3D8R,全局种子密度设为5,网格如图5所示。

网格.png

                                                               图5   大坝有限元网格划分

    5. 结果分析与结论

     (1) 由图6可见,大坝应力分布有较好的规律:离开坝面距离越远,应力值越高。

     (2)由于坝壳和心墙的模量差异,小主应力等值线(岩土工程中的大主应力)在心墙和坝壳之间呈驼峰状分布,即出现了“拱效应”。

    (3)竖向位移心墙处较大,两侧较小。

    

结果.png

                                  

s33.png
u3.png


                                                            图6   结果云图

附:

计算机性能:

微信图片_20210715185228.png


计算耗时:

时间.png
大坝应力分析心墙堆石坝
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