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随着市场经济的发展,能源需求的日益增加,我国正在建成一批巨型水电站,并向“高坝大库”趋势发展,单机容量大,泄水孔坝段多为大孔口高坝,水头高、流量大,坝身开孔后削弱了该部位结构的整体性。对于泄洪量较大的拱坝工程,在坝身中开设大孔口泄洪具有显著的优越性,但其坝身结构较薄、增设孔口上、下游大悬臂以及为满足水力学要求进、出口孔口高宽比不同等复杂结构,使孔口受力情况更加复杂化,因此对泄水孔道的结构安全问题的讨论已经提高到了新的日程。论文首先对采用的研究方法有限元子模型法进行了验证分析,计算结果表明,子模型法分析孔口应力不仅可以满足计算精度,而且可以大大降低计算工作量,减少计算所花费的时间,节省计算机内存。因此,子模型法是解决泄水孔口应力分析的有效途径。为了获得孔口更精确的计算结果,本文在子模型方法的基础上,首先对总体模型进行局部加密,然后将局部孔口取出进行精细加密,再将由整体模型计算较精密的位移值施加到子模型的边界上,这样就会得到更精密的孔口应力。论文采用这种研究方法,对某高水头薄拱坝泄水底孔进行了有限元计算,分析了底孔有压段的孔口应力及上、下游悬臂结构的应力状态,结果表明上游悬臂和坝体交接处底孔侧壁顺水流向(X向)拉应力较大,而传统的平面有限元法计算拱坝泄水孔口的应力时,认为顺水流向的应力比较小,为了研究产生这种计算结果的原因,本论文特进行了多方案的计算分析,由计算结果可知:悬臂对上游悬臂与坝体交接处底孔侧壁顺水流向应力影响较大,由于悬臂的存在,使得此处底孔侧壁顺水流向应力增大。相对于传统计算方法,子模型法可以得到结构关心区域更加精确的数值解,使得对于处理大型复杂的水工建筑物模型成为可能,是解决大型复杂问题的有效方法。