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由于混凝土并非理想的彈性連續(xù)體，而地基巖體更非連續(xù)介質(zhì)。故彈性力學(xué)有限元分析法反映壩基、角緣的應(yīng)力集中是失真的，不再適用規(guī)范中的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。因此無法根據(jù)有限元應(yīng)力結(jié)果判斷重力壩設(shè)計(jì)剖面是否滿足設(shè)計(jì)要求。
為了確定有限元應(yīng)力分析的控制標(biāo)準(zhǔn)。使有限元結(jié)果定性化并和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則配套。對此已有大量研究成果大壩靜態(tài)設(shè)計(jì)已經(jīng)或正在突破有限元應(yīng)力角緣應(yīng)力集中效應(yīng)的限制�；炷林亓卧O(shè)計(jì)規(guī)范已將建基面垂直拉應(yīng)力區(qū)長度作為控制標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范相呼應(yīng)。探討在地震荷載作用下應(yīng)用有限單元法作為大壩抗震安全評價(jià)基本方法的可行性和途徑尤顯必要。傅作新等提出了有限元等效應(yīng)力法，并將其應(yīng)用于拱壩的應(yīng)力分析，為有限元分析結(jié)果規(guī)范化提供了一種思路。李同春等發(fā)展完善了有限元等效應(yīng)力法，并將其應(yīng)用于實(shí)際拱壩工程中。
混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范也將有限元等效應(yīng)力法作為拱壩強(qiáng)度校核的基本方法，本研究采用有限元等效應(yīng)力法對重力壩進(jìn)行應(yīng)力分析，將重力壩有限元應(yīng)力沿建基面積分，用得到的內(nèi)力。集中力和力矩來計(jì)算建基面上的等效應(yīng)力，利用有限元法、材料力學(xué)法和等效應(yīng)力法對三種壩高的重力壩斷面形式進(jìn)行了靜力計(jì)算和分析，探討了有限元等效應(yīng)力法在重力壩應(yīng)力分析中的適用性，將有限元等效應(yīng)力法用于處理線彈性有限元?jiǎng)恿r(shí)程分析的計(jì)算結(jié)果，并采用現(xiàn)有的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)了壩體的安全性。
計(jì)算重力壩變形時(shí)，材料力學(xué)法將壩體視為固定在基礎(chǔ)上的懸臂梁來處理，認(rèn)為壩體變形滿足平截面假定。在這個(gè)假定下，壩體水平截面上的正應(yīng)力J呈直線分布，由于巖體和壩體材料具有一定的塑性和徐變性質(zhì)，在自重、靜水壓力等長期荷載作用下，建基面應(yīng)力會(huì)發(fā)生重分布，使應(yīng)力接近于直線分布狀態(tài)。因此，采用水平截面假定計(jì)算出的結(jié)果大多數(shù)情況能滿足設(shè)計(jì)要求有限元等效應(yīng)力法采用與材料力學(xué)法相似的假設(shè)，取壩體建基面橫截面為研究對象，假定建基面上的正應(yīng)力為線性化分布，將壩體簡化成平面問題進(jìn)行研究。
根據(jù)建基面上垂直正應(yīng)力呈線性分布的基本假定，用有限單元法求出重力壩壩體的各個(gè)應(yīng)力分量后，將相關(guān)應(yīng)力分量沿建基面進(jìn)行積分，求出建基面上的軸力和彎矩，利用材料力學(xué)偏心受壓公式求出建基面上的垂直應(yīng)力。采用有限元法對重力壩進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，在上下游方向?qū)⒅亓文Ｐ蛣澐謫卧獋�(gè)數(shù)較多，可直接將得到豎向應(yīng)力沿建基面積分來計(jì)算圖中的軸力和彎矩建基面內(nèi)力通過有限元應(yīng)力結(jié)果直接積分得到，能夠滿足建基面上的靜力平衡條件。
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