高拱坝在温度荷载(太阳辐射)作用下的应力分析

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我国近几年来水利水电建设迅速发展,高拱坝是坝体较薄的高次超静定结构,对外界气温和水温的变化比较敏感,温度应力比其它种类荷载产生的应力的总和还要大。因此,对高拱坝的温度应力分析是至关重要的。 本文首先简化模型,导出了不同厚度混凝土板的温度场解析表达式。将平板问题推广到拱坝问题,采用合理的计算模型,研究拱坝在太阳辐射影响下的温度场和温度应力。对拱坝的各种边界条件进行综合考虑分析并将温度函数及地基边界条件函数作为已知量加载到拱坝上,求出拱坝温度应力及其变形状态;比较解析法与ANSYS的结果,分析不同温度值、边界条件对拱坝应力和变形状态的影响。 以ANSYS为平台,分别在三种厚度的混凝土平板上施加两类边界条件,深入研究了温度在混凝土板内部的传播、不同边界条件温度效应的对比、温度对不同厚度混凝土板的穿透能力。针对圆筒拱三种典型荷载进行了温度场应力场计算,找出了温度场应力场随太阳照射时间、太阳入射角和库水温度变化的分布规律。 研究高拱坝在外界温度(包括:气温、库水温度、太阳入射角不同太阳入射角等)影响下,拱坝应力及其变形状态。将理论与实践结合,利用ANSYS建立白鹤滩双曲拱坝有限元模型,计算分析白鹤滩双曲拱坝在太阳辐射下温度场及应力场。 计算所得结果将有助于了解高拱坝在温度荷载(太阳辐射)作用下的应力和变形状态,为以后的相关设计提供参考。
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