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水荷载是拱坝结构承受的主要荷载,关系到拱坝结构的稳定性与安全性。水荷载施加方法主要包括三种:面力施加、体力施加以及面力与体力结合施加,不同的施加方法分析得到的拱坝结构应力响应不尽相同。为了研究拱坝结构分析中水荷载施加方法的影响,本文基于渗流应力耦合分析理论,利用有限元方法,计算分析不同水荷载施加方法作用下的拱坝应力响应,同时研究了水荷载施加方法对拱坝整体承载力的影响。主要研究内容如下: (1)总结水荷载及其施加方法的研究现状,概括了多孔介质渗流应力耦合分析的研究进展。 (2)应用有效应力原理、弹塑性力学和有限元分析等基本理论,建立饱和非饱和多孔介质渗流应力耦合分析数学模型以及有限元分析方程,为应用有限元法进行渗流应力耦合分析做理论铺垫。 (3)介绍了有限元分析软件ABAQUS的分析流程及其关于渗流应力耦合分析的理论,阐述了运用ABAQUS进行渗流应力耦合分析的要点。 (4)分析三种不同水荷载施加方法:坝面施加静水压力、坝面及库岸岩面施加静水压力、坝面施加静水压力及地基施加渗透荷载。分析了不同水荷载施加方式下拱坝结构的应力与变形,比较分析不同施加方法对坝体应力与位移的影响,结果表明坝面施加静水压力或坝面施加静水压力及地基施加渗透荷载对拱坝的应力与位移响应影响不大,考虑库岸岩面水压后,应力增大会超过30%。 (5)考虑坝体自重和温度荷载,分析两种荷载工况:坝面施加静水压力、坝面施加静水压力及地基施加渗透荷载,运用超载法,对拱坝结构进行整体承载力分析,研究了不同荷载工况下坝体应力应变响应及结构安全系数。