通过有限元软件 ABAQUS对松塔混凝土拱坝三维有限元模型进行计算，应用不同混凝土坝开裂 准则得到相应的开裂区，并对其进行比较分析，为工程设计者和施工者提供关于松塔混凝土拱坝开裂情况的具有 参考意义的结果。 【关键词】 混凝土拱坝；有限元模型；开裂 【中图分类号】 TU375 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2014)03—0077—03 混凝土是当今世界上 用量 最大 、用 途最广 的工程 材料 ，在水利水电工程 中也有 着极 为广泛 的应用 。近 些年来 ，随 着 国家对水 利基 础设 施 投入 的增 加 ，我 国 的水利水电工程建设正处 于蓬 勃发展 阶段 ，以长江 三 峡工 程 、南水 北 调工程 、西 电东送 工 程为 首 的一大批 水 利水 电工程相继兴建 ，都 将 面临着混 凝土开 裂 的问 题 。在水利 水 电工 程 中 ，混 凝 土 坝 开裂 现 象 尤 为普 遍 ，几乎所有的混凝土坝都存在不同程度的裂缝，无 论 是设计阶段 、施工 阶段 ，还 是 建成后 维护保 养 阶段 ， 都需要对坝体开裂区域进行特别的关注和防护。本 文建立松塔混凝 土拱坝三 维有 限元模 型 ，采用 有限元 软件 ABAQUS进行 计算 ，应 用 不 同 的开裂 判别 方法 ， 对其开裂区域进行比较分析。 1 混凝土坝开裂判别方法 用有限元方法进行混凝土开裂分析主要有两种 模 型 ：离散型模型 和弥散 型模 型。离散 型模型 将裂缝 表 面分 离 ，通 过引 入裂缝 界 面单 元 等 ，并定 义 裂缝 面 上 的应力 和裂缝 的张开 、滑 移量 之间 的关 系模 拟裂缝 的开展 ，其缺 点 是 在有 限元 计 算 中需 确 定 开 裂 面位 置 ，不 断修 改 网格拓 扑 以追 踪不 连续 面 ，使 计算 工作 参考 文献 [1] BeulhJL，KlingbeilNW．CrackingofThinFilmsBondedtoElas— tic—PlasticSubstrates[J]．Mech．Phys．Solids，1996，44：1411 — 1428． [2] Suo，Z．，FractureinThinFilms[Z]．Sci．Teehnol，2001：3290 — 3296． [3] Yin，H．，G．Paulino，andW．Buttlar，Anexplicitelasticsolution forabrittlefilmwithperiodiccracks[J]．Int．J．Fract．，2008， 153(1)：39—52． [4] Hutchinson，J．W．andZ．Suo，MixedModeCrackinginLayered Materials[z]．Adv．App1．Mech．1991：63—191． [5] BeuthJrJ1 Crackingof thinbondedfilmsinresidualtension [J]．1n【．J．SolidsStruct．，1992，29(13)：1657—1675． 量大大增 加。弥散 型模 型假 设 开 裂后 的混 凝 土仍 保 持连续 ，裂缝 以连续 的“弥 散”分 布方式 出现 ，用混 凝 土应力和模量 的降低模 拟裂缝 的开展 ，在有 限元计 算 过程 中可 以采用 固定 的 网格划 分 ，简化 有 限元 分析 计 算工作 ，应用广泛 。这两 种模型思 想 在混凝 土坝开 裂 研 究 中都有所体现 ，常见 的混凝 土坝 开裂判 别方法 可 归纳为应力准则、应变准则及断裂准则 ，其中应力准 则和应变准则 主要是 基于弥散 型模 型的思 想 ，断裂 准 则 是基于离散型模型的思想 。 1．1 应力准则 材料层次上对混凝土 开裂研 究 多采用应 力准则 ， 如 单轴的抗拉强度 、抗压 强度 、抗 剪强 度 以及 双轴 、三 轴 强度 。一般 认为 ，若混 凝 土应 力值 超 过其 强 度值 ， 则 混凝土 发生 开裂 。SL282—2003《混 凝 土拱 坝设 计 规 范》… 中 ，对 拱 坝容 许 拉 、压应 力 提 出 了相 应 的要 求 ，有 限元计 算 得到 的坝体 主拉 应力 和 主压应 力 ，应 符合以下应力控制指标的规定 ：①容许压应力 ，取混 凝 土极限抗压强度 除以安全 系数 ，安全 系数按 不 同的 荷 载组合取值 ；②容许拉 应力 ，对 于基 本荷 载组合 ，拉 应力不 得大 于 1．5MPa，对 于非 地震 情 况 特殊 荷 载组 [6] YeT，Z Suo，A．G．Evans．Thinfilm crackingandtherolesof substrateandinterface[J]．Int．J．SolidsStroct．，1992，29(21)： 2639 —2648． [7] XiaZC，JW Hutchinson．Crackpatternsinthinfilms．J．Meeh． Phys[J]．Solids，2000，48(6—7)：1107—1131． [8] TimmDH，BB．Guzina，VRVoller．Predictionofthermalcrack spacing[J]．Int．J．SolidsStract．，2003，40(1)：125—142

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