拱坝的应力分析一剖析

中里坪浆砌石拱坝坝体应力分析和评价水利水电技术第4l卷2010年第12期中里坪浆砌石拱坝坝体应力分析和评价赵寿刚,张俊霞,兰雁'(1.水利部堤防安全及病害防治工程技术研究中心,河南郑州450003;2.黄河水利科学研究院,河南郑州450003)摘要:针对中里坪拱坝实际工程情况,运用多拱梁法进行了应力计算和分析,以便掌握坝体在不同荷栽组合工况的应力分布状况,为大坝可行性评价及蓄水过程提供理论依据.计算结果表明:(1)中里坪拱坝的主压应力在三种组合工况下均满足规范要求,拱坝结构有一定的安全裕度;(2)主拉应力也都在规范允许范围内.关键词:浆砌石拱坝;坝体应力;荷载组合;拱梁分载法;中里坪浆砌石拱坝中图分类号:TV642.4(261)文献标识码:A文章编号:1000—0860(2010)l2—0038—04 AnalysisandevaluationondambodystressforZhonglipingMasonryArchDam ZHAOShougang,ZHANGJunxia,LANYan,(1.ResearchCenteronLeveeSafetyandDisasterPrevention,MWR,Zhengzhou450003,He nan,China;2.YellowRiverInstituteofHydraulicResearch,Zhengzhou450003,Henan,China) Abstract:FortheactualoperationconditionofZhonglipingMasonryArchDam,thestresscal culationandanalysisaremadewiththemuhi—archbeammethod,SOastoknowthestressdistributionsundertheoperationconditionsofvari ousloadingcombina—tions,andthenprovidesatheoreticalbasisforthefeasibilityevaluationonthedambodyandth eimpoundmentprocess.Thecal—culationshowsthatnotonlytheprincipalcompressivestressesofZhonglipingMasonryArch Damunderthreeloadingcombination conditionscanallmeetthespecificationsconcernedwithacertainsafetyallowanceforthearc hstructure,butalltheprincipal tensilestressesarealsowithintheallowableareaspecified.Keywords:masonryarchdam;dambodystresses;loadingcombination;arch—cantilevermethod;ZhonglipingMasonryArchDam1引言中里坪水电站位于丹江支流老灌河上,是河南卢氏境内水能开发的龙头水电站工程,坝址以上控制流域面积358km,多年平均径流量8234万1TI.水库电站开发的目标是以发电为主,兼顾防洪,水产养殖,生态等综合利用,最大限度为当地经济与社会发展服务.根据坝址区的地形地质条件和建筑材料分布情况…,大坝设计为浆砌石单曲拱坝.设计最大坝高59.3m,坝顶厚度7.04in,最大坝底厚度22.0ITI,顶拱中心角为105.,底拱中心角49.94..河床溢流段净宽70.5Ill,堰顶高程925.0m,堰面曲线方程Y=0.135X,挑流消能,鼻坎高程916.85m,反弧半径R=10.0ITI,挑射角20ol.为了掌握坝体在不同荷载组合工况的应力分布状况,为大坝可行性评价及蓄水过程提供理论依据,运用多拱梁法对中里坪浆砌石拱坝坝体进行了应力计算和分析.2荷载计算及荷载组合2.1坝体荷载计算(1)坝体自重:浆砌石容重按23.0kN/m.(2)静水压力:正常蓄水位929.00m;设计洪水收稿日期:基金项目:作者简介:2010—08.12科技部公益性科研院所长基金资助项目(HKY—JBYW-20O9—20);国家重点基础研究发展计划"973"计划(2(X3qCB714103). 赵寿刚(1971--),男,高级工程师. WaterResourcesandHydropowerEngineeringV o1.4INo.12位929.93nl;校核洪水位931.82m.水的容重采用9.81kN/m.(3)扬压力:设坝基排水,排水孔处渗透压力折减系数取0.45;扬压力按相应水位计算.(4)泥沙压力强度:按下式计算泥沙压力强度标准值Ph,tan2(45.一-5-1(1),,淤沙浮容重采用=8kN/m.,淤沙内摩擦角取l4.,淤沙高程按910.85m.(5)温度荷载:拱坝运行期温度作用的标准值按下式计算△=Tm+一(2)△=.+一(3)荷载计算所用公式均取于《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077--1997)中所列公式,式中的符号意义均同于规范.(6)地震力.地震荷载一般包括坝体惯性力,地震动水压力和动土压力.通常在6度及6度以下的地震区可不考虑地震荷载.2.2荷载组合根据工程实际情况,中里坪拱坝坝体应力分析的荷载组合按表1采用.3坝体应力计算分析及评价3.1计算方法拱坝是一种外形复杂的空间壳体结构,目前国际上计算拱坝坝体应力广泛采用拱梁分载法和有限元法,我国现行规范规定拱坝应力分析以"拱梁分载法"作为衡量强度安全的主要标准J.多拱梁分载法是在拱坝中取若干条单宽悬臂梁和单高水平拱,把荷载分配给这些梁和拱的单元,并要求在这样的荷载分赵寿刚,等∥中里坪浆砌石拱坝坝体应力分析和评价致.以拱梁上的外载和切割面上内力的合成力系为未知量,按拱梁交点变形协调条件求解拱梁荷载,变形,内力及应力.表1荷载组合荷载荷载主要温度荷载考虑计算条件静泥组合自水扬沙情况重压压压温温力升降力力上游水位929.00m正常蓄水位下游水位880.00m,/,/,/,/,/基本泥沙高程910.85m组合上游水位929.93m设计洪水位下游水位887.53m,/,/,/,/,/泥沙高程910.85m上游水位931.82I13特殊校核洪水位下游水位888.95m,/,/,/,/,/组合泥沙高程910.85m计算分析采用黎展眉研制的ARTH多拱梁法三向调整程序卜,总共划分为7拱13梁(见图1);温度荷载按《砌石坝设计规范》(SL25—2006)规定的公式计算,采用黎展眉研制的程序进行计算.图中计算节点为梁(I)与拱(J)的交点,计算分析中,梁编号从中心拱冠梁分别向左拱端及右拱端对称编为左6～1梁和右6一1梁,拱层号从顶层至底层依次为N=0—6号.从分布图中可以看出,梁,拱交点中共计49个内结点.3.2基本计算参数取值根据中里坪水库地质勘探和试验资料,坝体应力计算参数具体指标见表2.3.3荷载及拱坝几何参数各种组合情况下的水沙压力如表3所列,温度荷配下,梁系和拱系在其交点处指定方向的变位都一载如表4所列. ,寸卜卜n∞000+..\\右岸!.I旱——————一0左\12345右6.左654321心793130,\625955.50..4437N=029*******-42—/r'rr',r_r●『1r,'/,,N=I.60565l45383023.17.12..8.5_r!:!口9\一'.575246.39N=2.31.24.1813.9.\rrr1:N=3534740.322519J458'『rr48.41N=4332620.口882舞\一'r1N=5rr.423427/49\:N=635[图1拱冠梁法坝体应力拱,梁及计算结点分布(高程单位:n1)水利水电技术第41卷2010年第12期赵寿刚,等∥中里坪浆砌石拱坝坝体应力分析和评价表2基本计算参数项目计算参数正常蓄水位929.0llfl设计洪水位(P=2%)929.93m上游水位死水位911.0In校核洪水位(P=0.2%)931.82m下游水位正常蓄水位880.0m设计洪水位887.53m校核洪水位888.95rfl 泥沙淤沙高程910.85m浮容重8kN/m内摩擦角18.C10细石混凝土灌浆泊松比0.2坝体材料弹L0xlo4MPa线胀系数8X10一/℃容重2l～23kN/m3基岩弹性模量0.8X10NPa泊松比0.29多年平均最高月气多年平均最低月气温多年平均气温15.1℃温27.0℃气温一1.2℃说明坝基当量矩形长宽比采用设计值为王75,取坝体容重为23kN/m3表3各种组合情况下的水沙压力拱圈拱淤沙混沙水沙压力强度/t.m一高程层深度力强度正常水位设计洪校核洪说明水位水位/m号^/m/t.m2929.0In993m931.82m929.0O_——O0.932.82淤沙高程910.85m,916.38l,——l2.6213.5515.44淤沙浮容重8kN/,907.523.351.6423.1424.0725.96淤沙内摩擦角=897.5313.356.5238.0238.9540.8414.,泥沙压力强889.0421.8510.6750.6751.6O53.49度为Ps=htan882.0528.8514.0961.o962.0263.9l(4s.-孚)876.0634.85l7.0270.0270.9572.84 表4温升,温降情况温度荷载拱圈拱层封拱温温升/℃温降/℃说明高程/m号度/℃929.001412.360.13—6.16—0.13多年平均气温15.1℃,916.38l21—0.558.2l—1Q45—1.81多年平均月平均气温:907.527l1.12l1.904.43—2.59多年1月份平均气温为897.53151.73l3.94—3.31—2.38一1.2℃;多年7月份889.046lO.O214.575.74一1.69平均气温为27.0℃.882.052O—4.4114.70—8.23一1.O2计算时1月份气温修正为n0℃876.0692.O34.59一O.O3—4.59表4中,为截面平均温度,等效线性温差的合成结果,包括以下三个温度场:(1)封拱温度场的截面平均温度及等效线性温差;(2)年平均温度场的截面平均温度及等效线性温差;(3)变化温度场的截面平均温度及等效线性温差.中里坪拱坝体几何参数如表5所列.3.4主应力计算成果对中里坪浆砌石拱坝应力分析,荷载组合包括:①正常水位+温降;②设计洪水位+温升;③校核洪水位+温升.其中,①,②为基本组合,③为特殊组合.各种组合的主应力计算成果见表6.40表5拱坝体几何参数拱圈拱层拱厚拱圈平均左岸中心右岸中心中心距相邻拱圈高程/m号r/rfl半径R/m角/(.)角/(.)/nl高差/m929.008.3O98.2059.5254.24012.62916.3819.5O97.6O5O.9644.90O8.889O7.52lO.8296.9443.1237.1601O.oo897.53l3.2895.7137.4233.4908.5O889.0416.0594.3332.6230.31O7.00882.05l8.4093.1522.5324.2706.00876.0620.3492.18l5.4215.840注:中心距为各层拱中心与顶层拱中心的水平距离,对于定圆心的单曲拱坝,一般中心距都应为0.表6主应力计算成果①正常水位②设计洪水位③校核洪水位荷载组合+温降+温升+温升最大主压应力/MPa第1主发生部位应力最大主拉应力/MPa上发生部位游坝面最大主压应2.001.511.55力/MPa第2主发生部位拱冠梁2层拱冠梁底层拱冠梁底层应力最大主拉应一0.62一O.86一0.90力/MPa发生部位左拱5梁底层右拱6梁底层右拱6梁底层最大主压应2.092.1O2.24力/MPa左拱6梁底左拱6梁底左拱6梁底层第1主发生部位层层应力最大主拉应力/MPa下发生部位游坝面最大主压应力/NPa第2主发生部位一O.3l应力最大主拉应一1.13一0.31力/MPa拱冠梁5层右拱6梁底右拱6梁底层发生部位层最大径向位移/mm一21.7l2—9.943一l1.3l3注:梁编号从拱冠梁分别从左拱向右拱对称编为左,右6～1梁,拱层号从顶层至底层为0～6(见图1);最大径向位移向下游为负. 最大径向位移①组合发生在拱冠梁顶层;②,③组合发生在拱冠梁2 层.3.5分析和评价3.5.1允许应力取值允许主拉应力883.0m高程以上根据《砌石坝设计规范》(sL25—2006),粗料石,块石砌体取拱坝周边1.20MPa,其他部位为1.00MPa.883.0m高程以下的允许主拉应力参照《混凝土拱坝设计规范》水利水电技术第4l卷2010年第12期(SL282--2003),基本组合取为1.2MPa,特殊组合取为1.5MPa.允许主压应力883.0m高程以上根据《砌石坝设计规范》(SL25--2006),水泥砂浆标号为M10,现场石料饱和抗压强度取为60MPa,查表得基本组合为4.6MPa,特殊组合为5.3MPa.883.0m高程以下参照《混凝土拱坝设计规范》(SL282--2003),允许主压应力基本组合取为4.28MPa,特殊组合取为5.0MPa.3.5.2结果评价从表6可以看出,中里坪砌石拱坝的主压应力,主拉应力在3种组合工况下均满足规范要求.尤其是最大主压应力都很小,其中组合①最大主压应力为2.09MPa;组合②最大主压应力为2.10MPa;组合③最大主压应力为2.24MPa.都远小于允许主压应力4.28MPa(基本组合)及5.0MPa(特殊组合).说明拱坝结构在压应力方面有一定的安全裕度.主拉应力除组合①下游坝面拱冠梁的第5层(高程876.0～882.0m)主拉应力为1.13MPa稍大外,其余两种组合的主拉应力均未超过0.9MPa.主拉应力均满足允许主拉应力1.2MPa(基本组合)及1.5MPa(特殊组合)的要求,亦即所有主拉应力都在规范允许范围内.4结语根据给定的坝体几何参数,筑坝材料力学参数,赵寿刚,等∥中里坪浆砌石拱坝坝体应力分析和评价岩体及结构面的力学参数,水文地质参数,相关边界条件及不同荷载组合工况,进行坝体应力,应变计算分析,从坝体应力计算结果可得出如下结论:(1)中里坪拱坝的主压应力在3种组合工况下均满足规范要求,拱坝结构有一定的安全裕度.(2)中里坪拱坝的主拉应力在3种组合工况下均未超过1.2MPa,所有主拉应力都满足规范要求.致谢:项目工作得到了贵州省水利厅黎展眉老师的指导和帮助,在此深表谢意!参考文献:[1]黄委会设计研究院地质勘探总队.卢氏县老灌河中里坪水库电站枢纽工程初步设计阶段工程地质勘察报告[R].洛阳:黄委会设计研究院地质勘探总队,2002.[2]河南九龙设计有限公司.河南省卢氏县中里坪水库电站初步设计报告[R].郑州:河南九龙设计有限公司,2006.[3]潘晓红,郭莉莉.后河水库坝体应力分析研究[J].人民黄河, 2004,26(2):44—45.[4]黎展眉.拱坝[M].北京:水利水电出版社,1982.[5]华东水利学院.砌石坝设计[MJ.北京:水利水电出版社, 1982.[6]朱伯芳.拱坝设计与研究[M].北京:中国水利水电出版社, 2oo2.[7]黎展眉.拱坝多拱梁法三向调整程序使用说明[R].贵阳:贵州省水利厅,1992.[8]黎展眉.拱坝温度荷载计算程序使用说明[R].贵阳:贵州省水利厅,1992.(责任编辑欧阳越)(上接第34页)锤动力分析软件校核,同以上结果接近,说明计算成果是可信的.4水力过渡过程计算的效果和意义(1)阀门前置缩短了阀门上游的管道长度,因此可以有效地减小阀前水锤压力,并降低阀门下游管道的工作压力.虽然阀门下游也会产生水锤压力波动,但其幅度很小.本工程条件下,阀门下游在62km长度范围内,管路水锤压力波动升压值仅为1.70～3.99m,降压值仅为一1.60～一6.0/11.(2)调节阀的流阻特性对水力过渡计算结果影响甚大.阀门特性曲线改进后,关阀时间仅为原来的1/2～1/3,却达到了相同甚至更好的效果.(3)多喷孔套筒式调节阀对高压力和大压差条件的管路系统适应能力强,线性度好,且能够根据个体水利水电技术第41卷201O年第12期工程情况调整设计,是一种好的阀型.(4)长距离管道输水工程水力条件较为复杂,为完满实现输水目标,保证工程安全,必须控制系统的压力,防止过高的水锤压力和负压发生.因此,对系统进行水力过渡过程分析与计算,并结合计算成果进行必要的调整,是一项不可缺少的重要工作.(责任编辑林雁庆)41。

第四节拱坝的应力分析一、拱坝应力分析的常用方法拱坝是一个空间弹性壳体，其几何形状和边界条件都很复杂，难以用严格的理论计算求解拱坝坝体应力状态。

在工程设计中，常作一些必要的假定和简化，使计算成果能满足工程需要。

拱坝应力分析的常用方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、壳体理论计算方法、有限单元法和结构模型试验法等。

(1)纯拱法: 假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成，不考虑梁的作用，荷载全部由拱圈承担。

计算简单，但结果偏大，尤其对厚拱坝。

对薄拱坝和小型工程较为适用。

(2) 拱梁分载法: 假定拱坝由许多层水平拱圈和铅直悬臂梁组成，荷载由拱梁共同承担，按拱、梁相交点变位一致的条件将荷载分配到拱、梁两个系统上。

梁是静定结构，其应力容易计算；拱的应力则按弹性固端拱进行，计算结果较为合理，但计算量大，需借助计算机，适于大、中型拱坝。

拱冠梁法: 最简单的拱梁分载法，可采用拱冠梁作为所有悬臂梁的代表与许多拱圈组成拱梁系统，按拱、梁交点径向线变位一致的条件来建立变形协调方程, 并进行荷载分配, 可大大减少工作量。

拱冠梁法的主要步骤是：①选定若干拱圈，分别计算各拱圈拱顶以及拱冠梁与各拱圈交点在单位径向荷载作用下的变位，这些变位称为―单位变位‖；②根据各共轭点拱、梁径向变位协调的关系以及各点荷载之和应等于总荷载强度的要求建立变位协调方程组；③将上述方程组联立求解，得出各点的荷载分配；④根据求届的荷载分配值，分别计算拱冠梁和各拱圈的内力和应力。

1、基本算式如图3.13所示，将拱坝从坝顶到坝底划分为5–7层水平拱圈，拱圈各高1m，令各划分点的序号为自坝顶至坝底，各层拱圈之间取相等距离。

由拱冠梁和各层拱圈交点处径向变位一致的条件，可以列出方程组为式中，2，3…，，拱冠梁与水平拱交点的序号，即拱的层数；——单位荷载作用点的序号——作用在第层拱圈中面高程上总的水平径向荷载强度，包括水压力，泥沙压力等；——拱冠梁在第层拱高程上所分配到的水平径向荷载，为未知数；（）——第层拱圈所分配的水平径向均布荷载强度；——梁在点所分配到的荷载强度；——梁上点的单位荷载所引起点的径向变位，称为梁的―单位变位‖。

模拟施工过程的拱坝结构应力分析蒋婉莹【摘要】针对某高拱坝利用有限单元法计算了自重整体施加、按梁施加、逐层施加三种情况,以及水压力和温度荷载作用下坝体的线弹性和非线性应力和变形,以等效应力及塑性应变来分析自重施加方式对坝体应力的影响。

线弹性有限元计算结果表明,对于高拱坝自重不同的施加方式对坝底和坝肩的应力影响很大;非线性有限元分析也表明,自重不同的施加过程对坝体的塑性应变及塑性应变能也有很大的影响。

所以,高拱坝实际的受力必须考虑坝体混凝土的浇筑过程,其计算结果才能客观地评价坝体的安全性,从而提高设计的可靠性。

【期刊名称】《土木工程》【年(卷),期】2018(007)001【总页数】11页(P37-47)【关键词】拱坝;有限元分析;施工加载模拟【作者】蒋婉莹【作者单位】[1]南京水利科学研究院,南京瑞迪建设科技有限公司,江苏南京;【正文语种】中文【中图分类】U441. 引言拱坝是水工建筑物中一种重要的挡水坝，它以结构合理、体型优美、安全性高、经济性优越而被广泛采用。

但随着坝体高度的增加，河谷地形、地质的复杂化及施工难度的提高，坝体的受力和工作状态越来越复杂，拱坝的安全性，尤其是高拱坝的安全性也越来越引起人们的关注。

坝体的应力水平是评价坝体结构安全性的一个重要指标[1]。

拱坝结构的应力分析方法主要有拱梁法和有限单元法[2]。

拱梁法属结构力学的方法，其力学模型有一定的简化，在坝体选型时常使用，但它无法分析坝体局部结构引起的应力变化，更难仿真坝体动态的施工力学过程。

有限单元法属现代计算力学方法[3]。

它适用于任意形状的拱坝，可以考虑复杂的地形、地质条件，可以考虑材料的塑性、开裂、流变等非线性行为，也可以很方便地模拟坝体的局部结构、混凝土浇筑顺序、横缝灌浆、温度控制、坝体蓄水等因素。

所以有限单元法在拱坝的设计中得到了广泛地应用，对应有限元计算应力–等效应力的控制标准也已写入规范[1]。

早期，用有限单元法来计算坝体应力时，自重、水压力、温度等荷载常在坝体上一次施加，并不考虑实际的受载历程。

拱坝应力分析CAD系统的研制与开发拱坝具有结构合理、用材最省、稳定性好、超载能力强等优点，但其类型较多，受力条件也较复杂，因而设计计算工作十分繁琐。

如何利用现代计算机技术，辅助进行拱坝设计，使原来复杂设计过程的每个环节变得清晰可见，使设计者从重复繁重的劳动中解放出来，并使设计工作效率和质量得到提高，是一项有实际意义的研究课题。

本文作者对拱坝的特点及拱坝应力分析CAD系统的研制与开发进行简要介绍。

标签：拱坝;CAD系统;应力分析拱壩是一种坝身及基础工作条件好、超载能力强的坝工结构。

有可靠的抵御意外洪水和涌浪翻坝的能力，抗震性能好，垮坝事故率低，耐久性好，安全性高，且经济合理。

由于拱坝设计计算和施工技术的复杂性，使得计算机技术在拱坝中的应用越来越迫切。

1.拱坝的结构特点拱坝是一种体形复杂、规模宏大的空间壳型结构，在立面上可以看作是由许多水平拱圈叠成，两端嵌入岩体内，在横断面上看，它是由许多弯曲或铅直的悬臂梁组成。

当承受水压力等外荷载时，借助拱的作用，拱坝把大部分的库水压力以水平推力方式传至坝端两岸岩体，少部分荷载靠悬臂梁作用传递给地基。

总的说来，拱坝主要具有以下特点：1.1受力条件好主要依靠坝体混凝土及坝基岩体的抗压强度而不是坝体的有效重量来保障大坝安全，充分利用了混凝土和岩石抗压强度高的特性。

1.2坝的体积小，造价便宜在坝址、坝高条件相同的情况下，拱坝所需的坝体混凝土为重力坝的13/-2/3。

1.3超载能力强，安全度高坝体是一种高次超静定的结构，具有相当强的承载能力，当外荷载增加或拱坝某局部开裂时，坝体应力可以自行调整，同时拱坝能将相当一部分荷载传递至基础岩体的较深部位，只要基础岩体本身或经处理后坚实完整、稳定可靠，坝体就不易发生整体破坏。

在两岸有坚固岩体支撑的条件下，坝的破坏主要取决于压应力是否超过筑坝材料的强度极限。

1.4抗震性能好拱坝是整体性的空间结构，坝体较轻韧，富有弹性，能自行调整其结构性能。

拱坝基本参数应力分析毕业论文目录第一章拱坝基本参数计算 (2)1.1坝顶高程的确定 (2)1.1.1坝顶超高计算 (2)1.1.2坝顶高程计算 (3)1.2坝型方案及结构布置 (3)第二章应力分析 (6)2.1 荷载计算 (6)2.1.1自重 (6)2.1.3泥沙压力 (9)2.1.4扬压力 (10)2.1.5温度荷载 (11)2.2 地基位移计算 (12)2.3拱冠应力分析（拱冠梁法） (15)γγ的确定 (38)2.2.3拱冠径向变位系数,i i2.2.4拱冠梁变位的计算 (41)2.2.5拱冠梁应力计算 (44)2.2.6拱圈应力计算 (52)第三章坝肩稳定分析 (56)3.1 稳定分析 (56)3.1.1计算式 (56)3.1.2分析过程 (57)第四章溢流设计及消能防冲设计 (60)4.1溢流面计算 (60)4.2下游消能防冲复核 (60)第一章拱坝基本参数计算1.1坝顶高程的确定1.1.1坝顶超高计算根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定：龙源口水库设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇，按照《浆砌石坝设计规》SL25—91，《砼拱坝设计规》SL282—2003中规定计算大坝需要的坝顶超高。

坝顶超高按下式计算：△h=Zh i+h0+h C式中：Zh i—波浪高（m）h0—波浪中心线至水库静水位的高度（m）h C—安全超高（m）（正常运行情况h C=0.4m，非常运行情况h C =0.3m）g(Zhi)/V△2=0.0076V0-1/12(gD/V02)1/3gLm/ V02=0.331 V0-7/15(gD/V02)4/15h0=[π（Zhi）2/Lm]Cth（2πH1/Lm）式中：L m—波长（m）D—吹程（D=3000m）V0—多年平均最大风速，V0=17.5m/s，正常运用条件下采用 V0′=1.5 V0 H1—水域平均水深（m）坝顶超高计算成果列如表1-4。

目录1工程概况 (2)2分析方法 (4)2.1受力特点 (4)2.2分析方法 (4)2.3分析软件 (4)3计算模型 (4)3.1整体杆系分析模型 (4)3.2局部实体分析模型 (4)3.3边界荷载 (5)3.4边界位移约束 (6)3.5工况组合 (6)4主要计算结果 (6)4.1主拱座主拉应力云图 (6)4.2主拱座主压应力云图 (8)4.3主拉应力等值面图 (9)4.4横向正应力图 (9)4.5纵向正应力图 (11)4.6预埋板及钢管范梅塞斯应力云图 (12)5结论及建议 (22)1.工程概况主桥立面图如下：图1-1 主桥立面图22.分析方法2.1 受力特点11号、12号主桥中间主墩区域从构造角度来看，该处不仅是主跨两幅拱肋共同作用处，也是边跨两幅拱肋共同作用处，其上还承受着立柱的作用。

因此该处构造复杂，是设计的关键部位。

从受力角度来看，拱肋产生的巨大推力，都要通过主拱座传递给承台。

综合以上因素，由于该处构造的复杂性导致受力的复杂性，并且容易产生局部应力集中，因此对主拱座的应力分布状况和应力大小进行计算分析是十分必要的。

2.2 分析方法由于拱脚处结构构造复杂，采用考虑了剪切变形的三维Timoshenko梁单元也无法对其受力状况进行准确和仔细的模拟，因此需要采用空间实体有限元进行分析才能得到较真实的结构受力状态和应力分布。

具体分析方法为建立局部模型，利用圣维南原理通过整体模型的分析结果来设置适当的边界条件以反映结构真实的受力状况。

2.3 分析软件采用midas FEA，midas Civil。

3.计算模型3.1 整体杆系分析模型根据桥梁结构的总体构造布置，建立大桥的三维有限元空间模型。

拱肋、主梁、桥墩和桩模拟为考虑了剪切变形的三维弹性Timoshenko梁单元，吊杆模拟为只受拉力的桁架单元。

全桥空间模型如图，图3-1 全桥空间有限元模型3.2局部实体分析模型截取11号主桥中间主墩拱座（以下简称主拱座,包括主跨部分拱肋4.8m、边跨部分拱肋4m、立柱5m、预埋板、拱座、普通钢筋）作为分析对象，根据施工图纸建立模型并划分单元。

某水库拱坝应力分析及加固方案研究摘要：拱坝是一种重要的坝型但对坝区工程地质条件较为挑剔，施工难度相对较高而且存在坝身开裂的问题。

论文以某存在开裂渗漏现象的水库砌石拱坝为分析对象，采用结构力学法，开展了针对拱坝病害成因及加固措施等方面的系统研究关键词：应力；坝肩稳定；裂缝；坝体加固Abstract: the arch dam is a kind of important dam type but for engineering geological conditions of the dam are picky, construction difficulty relatively high and exist including the problem of craze. Papers to the existence of a cracking leakage phenomenon QiShi arch dam reservoir for the analysis of target, the structure mechanics method, and carried out the disease causes and for arch dam reinforcement measures, and other aspects of the system researchKeywords: stress; The abutment stability; Crack; Dam reinforcement1引言拱坝对其体形及坝基地质地形条件有较高的要求，但还是由于具有施工速度快、坝体断面小等优点，从而拥有很强的竞争力。

众所周知，尽管勘探技术与设计方法不断改进，但自拱坝出现以来，也伴随着各种隐患和病害。

因此，分析已建旧坝存在的安全隐患、各种病害及相应的加固方案，是十分必要且有意义的。

所以，本文根据某拱坝的实际情况，运用结构力学方法，分析拱坝开裂的根本原因，继而提出相应的加固措施，同时也为今后其整治提供可靠的设计依据。