：以四川木里河某水电枢纽工程为研 究对 象，对其碾 压混凝 土拱坝诱 导缝应 力及 开裂进行研 究。利 用 ANSYS建 立三维有限元应 力模型 ，计算得 到坝体及诱 导缝应力。根 据双 K断裂准则和混 凝土虚拟 裂缝 理论 ，从 断裂 力学角度 ，利 用无限大板穿透裂缝模型和无限大体深埋椭圆模型，计算出诱导缝的等效强度。计算结果表明，设置诱导缝减小了诱导 缝附近坝面的温度应力，使坝体两侧的诱导缝受拉裂破坏对称，其拉裂破坏都发生在大坝浇筑完成后的冬季降温期。 关 键 词 ：有限元 ；诱导缝 ；等效强度 ；碾压混凝 土拱坝 中图分类号 ：TV131．6；TU444 文献标 志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．05．034 采用通仓连续浇筑方式进行碾压混凝土筑坝 ，水 泥用量较少 、水化热温升较小 ，但 由于坝面上升速 度 快 ，混凝土水化热引起 的温升来不及 下降 J，同时外 部边界 的温度与坝体 内部温度不同，坝体 内部各部位 的温度与温降速度也不同，因此坝体内就会产生温度 应力。此外 ，碾压 混凝土徐变较小 、极 限拉伸变形 较 小、抗裂能力较低 ，从而导致温度 裂缝 J。工程 中通 过设置诱导缝来 防止拱坝坝体中出现过多的无序温度 裂缝 。国外关于碾压混凝土坝诱导缝 的理论研究相对较 少 ，主要是介绍其在工程 中的应用 J。国内对碾压混 凝土诱导缝的研究开展得相对较多 ，包括对诱导缝模 型试验的研究 一]、断裂模型理论的研究及数值计算 方面的研究 。。等。笔者通过对某碾压混凝土拱坝 应力计算和诱导缝等效强度计算的对 比，分析设置诱 导缝对坝体应力的影响 ，判断坝体左右两侧的 4条诱 导缝受到拉裂破坏的情况 ，并就此提出一些建议。 1 诱导缝等效强度模拟方法 1．1 理 论基础 混凝土裂缝的扩展经历起裂 、稳定扩展和混凝土 失稳断裂 3个阶段 。双 断裂准则指出 ：当裂缝尖端 应力强度因子 K达到起裂韧度 时 ，裂缝起裂 ；当 K 在起裂韧度 和失稳断裂韧度 之间时 ，裂缝稳定 扩展 ；当 达到失稳 断裂韧度 时 ，混凝 土失稳 断 裂 ，此时的应力值 盯作为诱导缝等效强度 。虚拟裂 缝理论认为，带裂缝的任何材料构件在荷载作用下 ，裂 缝扩展初始，裂缝尖端出现非线性微裂区 rn1。但混 · 】28 · 凝土的微裂 区仍然具有黏 聚力，能够进行应 力传递。 随着荷载的增加 ，黏聚力下 降，微裂缝数量增多 ，导致 其转变为一条宏观裂缝 。虚拟裂缝模型研究表 明，造 成混凝土断裂韧度尺寸效应的主要因素是混凝土失稳 断裂前的亚临界扩展量 △口 ，当荷载达到最大值 P 时，已经扩展 的裂缝长 a 要大 于诱 导缝 的预制缝 长 a。所 以计算失稳断裂韧度 时应采用扩展后的裂 缝长度 ，即 ac=a+Aac。 根据线弹性断裂理论 ，结合双 断裂准则 和 Hill— erborg的虚拟裂缝模 型，可以得 到单 直软化模 型 的有 效诱导缝长度计算公式-1 ： Fo = hTi~／f, (1) Aac=3ro (2) ac=a+Aac (3) 式中： 为碾压混凝土的单轴抗拉强度； 为裂缝尖端 非线性微裂区； 为失稳断裂韧度；口 为等效裂缝扩展 长度 ；Aa 为亚临界扩展量 ；0为诱导缝预制缝长。 1．2 模拟 简化 模型， 诱导缝的结构设计是在裂缝断面按照一定的规律 埋置诱导块。该碾压混凝 土拱坝共设计 了 4条诱导 缝，采用重力式混凝土预制板结构，在坝体内沿拱圈径 向布置 ，每隔一碾 压层 布 置一层诱导 块 。预 制板 长

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