计算模型及材料应用方案

在计算分析中，坝体和地基等土石材料均采用邓肯双曲线非线性弹性E-B模型，基岩、混凝土面板、混凝土防渗墙和连接板等材料采用线弹性模型。计算分析中采用逐次增量法来模拟材料的非线性特性。邓肯E-B模型的主要计算公式如下：

切线弹性模量

切线体积模量

卸荷时，采用卸荷弹性模量

上面各式中，σ1和σ3为最大和最小主应力，pa为大气压力，c和φ为强度指标，Rf为破坏比，K为弹性模量数，n为弹性模量指数，Kb为体积模量数，m为体积模量指数，Kur为卸荷弹性模量数。(www.xing528.com)

对面板与垫层、趾板与地基、连接板与地基、防渗墙与地基之间的接触面均采用薄层单元模拟。计算程序中薄层单元的形式与常规的实体单元相同，对于面板与垫层之间的接触面，薄层单元取垫层材料的力学特性，趾板与地基以及连接板与地基之间的接触面，薄层单元取地基砂卵砾石材料的力学特性，而对于地基中混凝土防渗墙与周边砂卵砾石层的接触面，薄层单元取造孔泥浆固壁泥皮的力学特性。在正常受力情况下，薄层单元在计算过程中按普通实体单元参与计算，但接触面之间的剪应力超出抗剪强度后，则采用降低模量的方式进行剪切破坏处理。当接触面之间的法向正应力为零或为负值时，程序中同样也要进行受拉破坏的处理。接触面的总变形为基本变形和破坏变形的叠加：

接触面上的破坏变形{ε′′}，可以用下式表示：

式中，E″和G″分别是反映拉裂破坏变形和滑动破坏变形的模量参数。平行于接触面方向上的正应变由于受到混凝土的约束不会发生破坏，因此可取Δεs″=0，对应的[C″]矩阵中的相应元素取为0。

对于面板之间的接缝，采用在分缝处设置双节点的分离缝单元模拟，缝单元采用无厚度形式。当接缝呈受拉趋势时，缝节点分离，两缝节点各自随垂直缝两边的面板单元位移；当接缝受压时，缝节点重合。对于趾板与面板之间的周边缝，则采用软单元的方式进行模拟。即在面板单元与趾板单元之间设置一个薄层软单元，当单元受压时，此软单元取混凝土材料的力学特性；当接缝受拉或受剪时，软单元则取为较低模量的柔性材料特性。对于防渗墙与连接板、连接板与连接板、连接板与趾板、趾板与面板之间的接缝，同样采用软单元的方式模拟。