基于等效體積單元方法的空心壩工作特性有限元分析

摘要：紅旗渠空心壩壩身可調節河道內過水,壩腹涵洞可運輸渠水,該結構有效解決了當地水道立交的問題.由于空心壩結構特殊,對空心壩工作性態的研究分析非常少.本文對漿砌石等效體積單元(RVE)進行了單軸抗壓、單軸抗拉以及純剪有限元模擬,得到漿砌石等效體積單元的單軸抗壓、單軸抗拉和純剪應力-應變曲線,并得到相應極限強度值和對應的峰值應變值.同時基于均質化理論對紅旗渠空心壩進行三維有限元模擬,計算了空心壩在正常運行工況、校核工況和地震工況下的工作特性.根據數值模擬結果可得,在地震工況下,典型截面第一主應力最大值為95.21kPa,最大變形值為0.325mm;在校核工況下,典型截面第三主應力最小值為-603.90kPa.紅旗渠空心壩在3種工況下,其壩體結構滿足強度安全要求,可為將來設計、施工同類型水工結構提供參考.