為了解具有復(fù)雜形式和結(jié)構(gòu)的淮安板閘遺址受力性能,采用FRANC 3D和ANSYS軟件對(duì)淮安板閘遺址進(jìn)行非線性有限元計(jì)算,研究存在初始裂縫的板閘遺址主體的受力及其周邊土體的應(yīng)力分布.研究結(jié)果表明:對(duì)于考慮含初始裂縫的板閘有限元模型,根據(jù)M積分法計(jì)算得到應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分,并使用最大周向應(yīng)力準(zhǔn)則預(yù)測(cè)裂縫結(jié)果;在工況組合"自重+填土壓力+水壓力+0.75倍的設(shè)計(jì)附加堆載"作用下,淮安板閘主體結(jié)構(gòu)曲率變化處的斜向裂縫,將會(huì)持續(xù)以下端開裂早于上端開裂的趨勢(shì),保持扭轉(zhuǎn)撕裂的形式發(fā)展.對(duì)板閘遺址主體結(jié)構(gòu)與周邊土體進(jìn)行參數(shù)分析,得出極限應(yīng)力與板閘彈性參數(shù)、土體Drucker-Prager模型參數(shù)、板閘與土體間摩擦系數(shù)、附加荷載值之間的關(guān)系;同時(shí),給出板閘遺址背部填土的較優(yōu)Drucker-Prager模型參數(shù)區(qū)間,即粘聚力為12～20 kPa,內(nèi)摩擦角為10°～20°,膨脹角/內(nèi)摩擦角的比值為0～0.3,此時(shí)附加荷載增大對(duì)板閘遺址的應(yīng)力提高效應(yīng)較不敏感.

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【部分圖文】：

圖4閘體存在多處縫隙與裂縫

圖3工況組合4的分析結(jié)果2考慮初始裂縫的影響

圖3工況組合4的分析結(jié)果

圖3工況組合4的分析結(jié)果圖4閘體存在多處縫隙與裂縫

圖7采用M積分法計(jì)算J積分

圖6采用M積分法計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子從圖6可知:閘體拐角處的斜向貫穿裂縫為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型復(fù)合裂紋,且根據(jù)K判據(jù),裂紋尖端歸一化距離為0.5處有著最小的應(yīng)力場(chǎng),而A,B端有最大且方向相反的應(yīng)力場(chǎng).可以預(yù)見,最終產(chǎn)生的擴(kuò)展裂紋面將因?yàn)槿N裂縫混合影響而表現(xiàn)出非平面性質(zhì).

圖9板閘彈性模量與板閘

由于本次保護(hù)工程主要是針對(duì)板閘遺址主體和填土,因此在有限元模型中將板閘遺址主體結(jié)構(gòu)改回彈性結(jié)構(gòu),使用預(yù)處理共軛梯度(PCG)算法,基于多核高強(qiáng)性能的設(shè)備,綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)合理確定分析域,進(jìn)行了380種不同工況組合下的計(jì)算分析.探究了板閘彈性參數(shù)、填土Drucker-Prager模型參....

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