拱冠梁法

最簡單的拱梁分載法,可採用拱冠梁作為所有懸臂樑的代表與許多拱圈組成拱梁系統,按拱、梁交點徑向線變位一致的條件來建立變形協調方程, 並進行荷載分配, 可大大減少工作量。

方法目的

拱壩是一個空間彈性殼體,其幾何形狀和邊界條件都很複雜,難以用嚴格的理論計算求解拱壩壩體應力狀態。在工程設計中,常作一些必要的假定和簡化,使計算成果能滿足工程需要。

常用方法

拱壩應力分析的常用方法有圓筒法、純拱法、拱梁分載法、殼體理論計算方法、有限單元法和結構模型試驗法等。

(1)純拱法:假定拱壩由許多互不影響的獨立水平拱圈組成,不考慮梁的作用,荷載全部由拱圈承擔。計算簡單,但結果偏大,尤其對厚拱壩。對薄拱壩和小型工程較為適用。

(2) 拱梁分載法:假定拱壩由許多層水平拱圈和鉛直懸臂樑組成,荷載由拱梁共同承擔,按拱、梁相交點變位一致的條件將荷載分配到拱、梁兩個系統上。梁是靜定結構,其應力容易計算;拱的應力則按彈性固端拱進行,計算結果較為合理,但計算量大,需藉助計算機,適於大、中型拱壩。

(3)拱冠梁法:最簡單的拱梁分載法,可採用拱冠梁作為所有懸臂樑的代表與許多拱圈組成拱梁系統,按拱、梁交點徑向線變位一致的條件來建立變形協調方程, 並進行荷載分配, 可大大減少工作量。

(4)殼體理論計算方法:採用殼體理論計算拱壩應力的近似方法,早在30年代就由P托克爾提出。由於壩體形狀和幾何尺度的變化以及邊界條件的複雜性,使這一方法受到很大限制。近年來由於計算機技術的發展,使這一方法取得了新進展。格線法就是套用有限差分解算殼體方程的一種計算方法,它適用於薄拱壩。中國廣東泉水雙曲拱壩用格線法進行應力計算,效果較好。

(5)有限單元法:將地基和壩體劃分為有限數量的單元,以節點相連線,用離散模型代替連續體結構進行壩內各單元的應力和變位計算,能正確反映施工過程對應力的影響,能解決複雜邊界條件和材料不均勻的問題,適用而有效,但計算量相當大,必須藉助於計算機才能完成。

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