淮安板闸遗址受力性能的非线性有限元分析

发布时间：2024-02-20 03:37

　　为了解具有复杂形式和结构的淮安板闸遗址受力性能,采用FRANC 3D和ANSYS软件对淮安板闸遗址进行非线性有限元计算,研究存在初始裂缝的板闸遗址主体的受力及其周边土体的应力分布.研究结果表明:对于考虑含初始裂缝的板闸有限元模型,根据M积分法计算得到应力强度因子和J积分,并使用最大周向应力准则预测裂缝结果;在工况组合"自重+填土压力+水压力+0.75倍的设计附加堆载"作用下,淮安板闸主体结构曲率变化处的斜向裂缝,将会持续以下端开裂早于上端开裂的趋势,保持扭转撕裂的形式发展.对板闸遗址主体结构与周边土体进行参数分析,得出极限应力与板闸弹性参数、土体Drucker-Prager模型参数、板闸与土体间摩擦系数、附加荷载值之间的关系;同时,给出板闸遗址背部填土的较优Drucker-Prager模型参数区间,即粘聚力为12～20 kPa,内摩擦角为10°～20°,膨胀角/内摩擦角的比值为0～0.3,此时附加荷载增大对板闸遗址的应力提高效应较不敏感.

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【部分图文】：

图4闸体存在多处缝隙与裂缝

图3工况组合4的分析结果2考虑初始裂缝的影响

图3工况组合4的分析结果

图3工况组合4的分析结果图4闸体存在多处缝隙与裂缝

图7采用M积分法计算J积分

图6采用M积分法计算应力强度因子从图6可知:闸体拐角处的斜向贯穿裂缝为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型复合裂纹,且根据K判据,裂纹尖端归一化距离为0.5处有着最小的应力场,而A,B端有最大且方向相反的应力场.可以预见,最终产生的扩展裂纹面将因为三种裂缝混合影响而表现出非平面性质.

图9板闸弹性模量与板闸

由于本次保护工程主要是针对板闸遗址主体和填土,因此在有限元模型中将板闸遗址主体结构改回弹性结构,使用预处理共轭梯度(PCG)算法,基于多核高强性能的设备,综合现场实测合理确定分析域,进行了380种不同工况组合下的计算分析.探究了板闸弹性参数、填土Drucker-Prager模型参....

本文编号：3903782