软垫层末端应力奇异性数值模拟

作     者：徐远杰 高雅芬 艾红雷 XU Yuanjie;GAO Yafen;AI Honglei

作者机构：武汉大学土木建筑工程学院 

出 版 物：《水力发电学报》 (Journal of Hydroelectric Engineering)

年 卷 期：2005年第24卷第5期

页      面：34-38页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0802[工学-机械工程] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：水工结构 应力奇异性 接触模型 压力钢管 软垫层 有限元分析 

摘      要：本文采用非线性有限元中的接触模型,以龙滩水电站坝内压力钢管某设计方案为例,通过平面有限元数值模拟,全面分析设置软垫层后钢衬及混凝土的受力性态,研究软垫层末梢应力集中问题以及软垫层渐变段坡比、接触界面摩擦状态对混凝土环向局部应力峰值的影响。数值仿真结果表明:钢衬-混凝土接触界面存在的摩擦力对混凝土环向拉应力分布和峰值影响明显,较低的摩擦系数使界面接触压力分布趋于均匀,同时减少混凝土环向拉应力峰值。由于钢衬在软垫层末梢附近区域不能满足完全径向变形协调,钢衬-混凝土接触界面将出现局部微小张开区,形成软垫层末端应力奇异性;钢衬应力峰值应包括内水压力产生的膜应力与局部非协调变形产生的弯曲应力的叠加效应,设计恰当的软垫层渐变段坡比是减少钢衬和混凝土应力峰值的工程措施。