在混凝土壩施工中，經(jīng)常用帶鍵槽的縱、橫接縫把壩體分割成柱狀澆筑塊，當(dāng)壩體冷卻到規(guī)定的溫度后，進(jìn)行接縫灌漿，使大壩形成整體。這種施工方法對(duì)壩體應(yīng)力的影響如何，是一個(gè)重要而又比較復(fù)雜的問(wèn)題，牽涉到的因素比較多。本文首先給出了有限厚度帶鍵槽的三維實(shí)體接縫單元，它可以較好地反映接縫附近的應(yīng)力和接觸條件，從而有利于用有限單元法進(jìn)行仿真分析，然后對(duì)人們所關(guān)心的接縫初始間隙、接縫灌漿質(zhì)量及橫縫不抗拉等因素的影響進(jìn)行分析，得出了相應(yīng)的結(jié)論。
1 有限厚度帶鍵槽的三維接縫單元
分析縱橫接縫對(duì)混凝土壩應(yīng)力和變形的影響，有限單元法顯然是的方法。
文獻(xiàn)[1]給出厚度為零的帶鍵槽的節(jié)理單元，其缺點(diǎn)是單元?jiǎng)偠认禂?shù)的給定具有較大的任意性。本文給出有限厚度的帶鍵槽的三維等參接縫單元，它可以更好地反映接縫附近的應(yīng)力和接觸條件。如圖1所示，接縫單元取厚度為S的三維實(shí)體等參單元，結(jié)點(diǎn)數(shù)可為8～20，坐標(biāo)z與縫面正交，坐標(biāo)x、y在縫面內(nèi)，單元含有初始間隙e.對(duì)于圖1所示8結(jié)點(diǎn)單元，單元左、右兩側(cè)面的位移為：
式中：N1、N2、N3、N4為形函數(shù)，u1、u2……為結(jié)點(diǎn)位移。
單元內(nèi)任一點(diǎn)的位移差為：
Δu=N1（u5-u1）+N2（u6-u2）+N3（u7-u3）+N4（u8-u4）
……………
因此得到{δe}=[u1 v1 w1 u2 v2 w2 … u8 v8 w8]?。?）
單元內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)變?yōu)椋?BR> [B]=1/S[N]?。?）
單元內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)力為：
（7）
式中：S為單元厚度；Δu0、Δv0、Δw0為初始位移差。
彈性矩陣為：
（8）
單元?jiǎng)偠染仃嚍椋?BR> [ke]=1/S∫∫[N]T[D][N]dxdy?。?）
考慮兩種鍵槽形式，即單向鍵槽和雙向鍵槽。當(dāng)壩體尚未承受荷載時(shí)，接縫面正交方向的初始間隙為e，鍵槽面在平行于縫面方向的初始間隙為：
d=e.cotβ?。?0）
式中：β為鍵槽面與接縫面的夾角，在壩體承受荷載以后，垂直于縫面方向的位移差為Δw，平行于縫面方向的位移差為Δu和Δv.
1 有限厚度帶鍵槽的三維接縫單元
分析縱橫接縫對(duì)混凝土壩應(yīng)力和變形的影響，有限單元法顯然是的方法。
文獻(xiàn)[1]給出厚度為零的帶鍵槽的節(jié)理單元，其缺點(diǎn)是單元?jiǎng)偠认禂?shù)的給定具有較大的任意性。本文給出有限厚度的帶鍵槽的三維等參接縫單元，它可以更好地反映接縫附近的應(yīng)力和接觸條件。如圖1所示，接縫單元取厚度為S的三維實(shí)體等參單元，結(jié)點(diǎn)數(shù)可為8～20，坐標(biāo)z與縫面正交，坐標(biāo)x、y在縫面內(nèi)，單元含有初始間隙e.對(duì)于圖1所示8結(jié)點(diǎn)單元，單元左、右兩側(cè)面的位移為：
式中：N1、N2、N3、N4為形函數(shù)，u1、u2……為結(jié)點(diǎn)位移。
單元內(nèi)任一點(diǎn)的位移差為：
Δu=N1（u5-u1）+N2（u6-u2）+N3（u7-u3）+N4（u8-u4）
……………
因此得到{δe}=[u1 v1 w1 u2 v2 w2 … u8 v8 w8]?。?）
單元內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)變?yōu)椋?BR> [B]=1/S[N]?。?）
單元內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)力為：
（7）
式中：S為單元厚度；Δu0、Δv0、Δw0為初始位移差。
彈性矩陣為：
（8）
單元?jiǎng)偠染仃嚍椋?BR> [ke]=1/S∫∫[N]T[D][N]dxdy?。?）
考慮兩種鍵槽形式，即單向鍵槽和雙向鍵槽。當(dāng)壩體尚未承受荷載時(shí)，接縫面正交方向的初始間隙為e，鍵槽面在平行于縫面方向的初始間隙為：
d=e.cotβ?。?0）
式中：β為鍵槽面與接縫面的夾角，在壩體承受荷載以后，垂直于縫面方向的位移差為Δw，平行于縫面方向的位移差為Δu和Δv.