在混凝土壩施工中，經(jīng)常用帶鍵槽的縱、橫接縫把壩體分割成柱狀澆筑塊，當壩體冷卻到規(guī)定的溫度后，進行接縫灌漿，使大壩形成整體。這種施工方法對壩體應力的影響如何，是一個重要而又比較復雜的問題，牽涉到的因素比較多。本文首先給出了有限厚度帶鍵槽的三維實體接縫單元，它可以較好地反映接縫附近的應力和接觸條件，從而有利于用有限單元法進行仿真分析，然后對人們所關(guān)心的接縫初始間隙、接縫灌漿質(zhì)量及橫縫不抗拉等因素的影響進行分析，得出了相應的結(jié)論。

　　1　有限厚度帶鍵槽的三維接縫單元

　　分析縱橫接縫對混凝土壩應力和變形的影響，有限單元法顯然是最好的方法。

　　文獻[1]給出厚度為零的帶鍵槽的節(jié)理單元，其缺點是單元剛度系數(shù)的給定具有較大的任意性。本文給出有限厚度的帶鍵槽的三維等參接縫單元，它可以更好地反映接縫附近的應力和接觸條件。如圖1所示，接縫單元取厚度為S的三維實體等參單元，結(jié)點數(shù)可為8～20，坐標z與縫面正交，坐標x、y在縫面內(nèi)，單元含有初始間隙e.對于圖1所示8結(jié)點單元，單元左、右兩側(cè)面的位移為：

　　式中：N1、N2、N3、N4為形函數(shù)，u1、u2……為結(jié)點位移。

　　單元內(nèi)任一點的位移差為：

　　Δu=N1（u5-u1）+N2（u6-u2）+N3（u7-u3）+N4（u8-u4）

　　……………

　　因此得到{δe}=[u1　v1　w1　u2　v2　w2　…　u8　v8　w8]?。?）

　　單元內(nèi)任一點應變?yōu)椋?/P>

　　[B]=1/S[N]?。?）

　　單元內(nèi)任一點應力為：

　　（7）

　　式中：S為單元厚度；Δu0、Δv0、Δw0為初始位移差。

　　彈性矩陣為：

　?。?）

　　單元剛度矩陣為：

　　[ke]=1/S∫∫[N]T[D][N]dxdy?。?）

　　考慮兩種鍵槽形式，即單向鍵槽和雙向鍵槽。當壩體尚未承受荷載時，接縫面正交方向的初始間隙為e，鍵槽面在平行于縫面方向的初始間隙為：

　　d=e.cotβ?。?0）

　　式中：β為鍵槽面與接縫面的夾角，在壩體承受荷載以后，垂直于縫面方向的位移差為Δw，平行于縫面方向的位移差為Δu和Δv.