拱坝因其投资较省，超载潜力大，适于建造在狭窄深切河谷，在我国的高坝建设中占有重要位置。目前我国在建或拟建的拱坝中，溪洛渡、锦屏一级、白鹤滩等拱坝坝高均在250 m以上，其安全性能不容忽视，一旦失事，将对国民经济和人民生命安全构成重大威胁，甚至影响社会稳定。高拱坝体型较薄，受力复杂，以往工程经验少，因此对其受力状态进行准确评估尤为重要。我国现行拱坝设计规范规定，拱坝应力分析主要采用拱梁分载法和有限元分析法。
       拱梁分载法采用平截面假定，严格意义上应为径向纤维直线假定，因其相应的应力控制准则经历了长期的实践检验，是现行规范推荐的基本方法，但其对特殊体型和坝基的计算灵活性不足，有限元法建模方便，使用灵活，能够应用于复杂结构的应力分析，已迅速发展成为坝工设计的一个重要手段。但有限元法的应力成果，特别是起控制作用的建基面附近的坝体应力，随着网格的密度、单元形式、是否有薄层单元及薄层单元的大小等因素的变化而明显不同。为解决有限元应力成果的稳定问题，一些学者提出了等效应力法，其基本思想是将有限元计算的应力分量沿断面积分得到内力，然后用材料力学法计算断面上的应力分量。随后还提出利用内力平衡的条件予以调整，并推广到非线性层次。
      鉴于分载法和有限元法各自的优点，本研究提出了一种带有分载法基本假定的有限元计算方法，用于拱坝的应力分析。该方法通过插入刚性单元和设定自由度耦合约束两种途径，将径向纤维直线假定引入有限元计算中。该方法可以克服分载法对复杂坝基、复杂结构形式(如垫座、大孔口、局部贴厚等)模拟的局限性，无需设置过渡单元，能够克服等效应力有限元法结果对边界过渡单元选取敏感性的缺陷。
      研究通过选取白鹤滩1/3坝高处典型拱圈(概化为单心等厚圆拱圈)和某一简化的等厚单曲拱坝作为算例，利用大型通用软件ANSYS，进行基于径向纤维直线假定的拱坝有限元应力分析探讨，并与拱圈的结构力学法解析解以及拱坝的分载法成果作了对比。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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