l 线性，温度和非线性分析                                         

l 裂纹拓展评估                                           

l 验证大坝的稳定性和最佳曲率                                                                                       

案例学习

莱索托姆埃拉坝的应力和温度分析

大坝的线弹性分析涵盖水库满库、空库、淤泥和温度效应等多种荷载工况。鉴于该地区的低地震活动性，进行地震荷载的动力分析是不合理的。然而，地震荷载的影响是通过拟静力法（基于地面加速度0.2g）。该加速度以阻尼比3为基础分布在整个结构中。

咨询工程师Mott MacDonald与FEA咨询服务部门一起使用了LUSAS土木和结构分析软件，以证明“Muela大坝”的稳定性和最佳曲率和剖面，该大坝是莱索托高地水利工程的一部分，55米高、峰顶长度200米的大坝形成了穆埃拉水电站项目的尾池。

在LUSAS 土木 & 结构中，采用8节点增强应变单元定义大坝及其岩石基础的全3D模型，其中大坝宽度为4个单元，高度间隔为2.5m。共9528个单元用于定义大坝模型，其中5880个单元用于大坝的岩石地基。

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姆埃拉平均每年的月平均气温在6到19摄氏度之间，在寒冷的年份低至3摄氏度。此外，Katse水库的调水温度预计在6度左右。基于固体非定常热流傅立叶定律，采用逐步积分的方法，采用Schmidts法对大坝内部进行了热分析，确定了大坝内部的运行温度梯度和人工冷却要求。该分析涵盖了混凝土的初始浇筑温度、环境温度和水库水温度的变化、相邻混凝土浇筑的热量增益、太阳能增益、起升高度和间隔以及水化热。

各种荷载工况下的线性分析表明，正常情况下的最大压应力为6N/mm2，位于允许安全系数为3，25N/mm2的特征混凝土强度和8N/mm2的最大允许应力范围内。在几种荷载工况也会出现拉应力，主要是在上游脚趾。在任何特定的节点上，拉应力的分布程度比实际的大小更关键，这是通过非线性的“无张力”分析进一步检验的，其中裂纹允许在拉应力区域传播。这是在满库和年平均冬季温度的最关键荷载工况中进行的，并在裂缝处施加水库水头的抬升作用。这种“无张力”分析表明，最大裂缝扩展仅在大坝/基础接触的上游四分之一处，这是可以接受的。