重力壩設計中的應力分析應力分析的目的是測試大壩在施工和使用期間是否滿足強度要求，并研究和解決設計和施工中的一些問題，如大壩混凝土等級劃分和部分加固等。重力壩應力狀態(tài)與許多因素相關，如壩體維度，靜荷載，基礎特點，施工過程中，溫度變化和地震的特點等等，由于應力分析，也明確的考慮各種因素，所以兩種方法得出的結果不同水平的某種近似。應力分析有兩種理論和模型試驗方法。理論方法包括材料力學分析和彈性力學分析。由于材料力學方法易于計算，應用范圍廣，且有完整的、成熟的應力控制標準，目前廣泛應用，適用于地質條件簡單的中低壩。因此，設計應力分析采用材料力學方法。大壩的最大和最小主應力一般在大壩的上游和下游，計算大壩的內部。應力也需要邊緣應力作為邊界條件。在計算時，應根據工程規(guī)模和具體情況，沿大壩的高方向，將水平段切為橫截面。水平力在上游方向是正的，直接力為正，力矩為正，正應力為正。第一個和第三個象限的剪應力在微體的拉伸對角線上是正的。大壩的最大和最小主應力一般在大壩的上游和下游，計算大壩的內部。應力也需要邊緣應力作為邊界條件。在計算時，應根據工程規(guī)模和具體情況，沿大壩的高方向，將水平段切為橫截面。1.計算公式與方法水平段的邊緣正應力。假設任意水平截面上的豎向正應力是線性分布的。計算了材料的機械偏心量。σyu=ΣW/B+6ΣM/B2（4-5）σyd=ΣW/B～6ΣM/B2（4-6）式中：—作用在計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和，kN；—作用在計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和，kN·m；B—計算截面沿上下方向的寬度，m。圖4.1不計揚壓力的壩體應力計算圖正常情況下的應力計算不計揚壓力時（B=40.2m；=29598.478KN；=～40732.2222KNm）邊緣剪應力：求出和以后，三角形微元可分別在上、下段切割。我們可以找到力的平衡條件：（4-7）（4-8）式中：—分別為計算截面處上下游壩面水壓力強度（如有泥沙壓力和地震動水壓力時也應計算在內）；、—上下游壩面坡率，，，、為上下游壩面與鉛直面的交角。本設計為n=0，m=0.75。邊緣水平正應力求得τu和τd以后，由上下游壩體微元體的平衡條件可求得和。（4-9）（4-10）式中：，——分別為上下游邊緣水平正應力；邊際主應力：分析了壩體上部和下游的剪切應力，主要應力面，壩面的水壓強度是第二次主應力。（4-11）（4-12）式中：—分別為上下游邊緣第一主應力；—分別為上下游邊緣第二主應力；當上游壩面傾斜時，由于，即使≥0，但如果＜，上游面主應力拉應力仍然會發(fā)生。因此，重力壩的上游坡度一般較小，甚至為零，以防止上游壩體表面的拉應力?？紤]揚壓力時的邊緣應力計算圖4.2考慮揚壓力壩體應力計算圖上述公式不包括在上升壓力中。水平截面上的正常應力假設任何水平截面的垂直應力都是線性分布的。計算了材料的機械偏心量。σyu=ΣW/B+6ΣM/B2σyd=ΣW/B～6ΣM/B2式中：—作用在計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和，kN；—作用在計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和，kN·m；B—計算截面沿上下方向的寬度，m。考慮揚壓力時（B=40.2m；=16877.768KN；=～53881.9818KNm）邊緣剪應力為：邊緣正應力為：上游邊緣主應力為：下游邊緣主應力為：式中—分別為上下游邊緣的揚壓力強度；其余符號同上。在檢查條件下的應力計算。在檢查時，應力的計算與正常情況類似。2.計算結果設計計算部分主要是壩基面，計算條件是正常的，并檢查兩種情況。計算點為上游和下游邊緣點。經計算應力結果見表4.3（壩基面）。表4.3非溢流壩段壩基面應力分析計算結果表工況不計揚壓力正常情況585.05887.510453.29505.61623.09585.051227.48505.61283.12校核情況511.04981.910510.34525.816684.215511.041364.66525.816301.46工況考慮揚壓力正常情況219.79619.90469.9250348.69219.79968.5900校核情況126.75696.080522.060391.545126.751087.625003.應力計算結果分析基于材料力學方法的應力控制標準（壩基表面應力控制標準）：各種負載條件下的組合（除了地震荷載）和最大垂直正應力邊緣的下游的壩基基巖表面應小于許用壓應力（包括在浮力和不包含在浮力）的最小垂直正應力在大壩的上游優(yōu)勢基礎上應大于0（包括浮力），也就是說，產生的拉應力不會，在情況下，壩體和地基接觸表面分開，防滲帷幕將被摧毀。下游壩基的豎向正常應力允許有大于0.1mpa的拉伸應力。根據壩基的抗壓強度和壩基的地質條件，根據壩基的安全系數(shù)，確定了上述壩基的許用壓應力。高強度、斷裂基巖的壓應力安全系數(shù)為