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水工建筑物教学文本
水工建筑物教学文本
1-
版权所有,仿冒及翻印必究
《拱坝的应力分析》教学文本
《水工建筑物》教学资源库项目组编写
2014年9月
目录
TOC\o1-3\h\z\u1.教案计划表 -2-
2.教学实施 -3-
【步骤l】复习巩固 -3-
【步骤2】结合工程案例引入新课内容 -3-
【步骤3】课程介绍及知识讲授 -3-
(一)应力分析法综述 -3-
(二)应力分析法简介 -4-
(三)应力控制指标 -4-
【步骤4】案例讲解 -5-
【步骤5】学生实训 -5-
【步骤6】评价及反馈 -5-
1.教案计划表
表1教案计划表
单元名称
拱坝的应力分析
学时
1
项目名称
项目三拱坝设计
教学地点
多媒体教室
学生角色
设计辅助人员
教学目标
知识目标
技能目标
态度目标
(1)1.应力分析法综述;
(2)应力分析法简介;
(3)拱坝的应力控制指标。
(1)了解拱坝应力分析方法;
(2)能理解拱坝应力控制指标。
(1)能按时到课,遵守课堂纪律,积极回答课堂问题,按时上交作业
(2)课下能积极认真练习教室布置的工作任务
(3)认真完成老师布置的预习任务。
能力训练任务
及案例
教学重点、难点
重点:拱坝的应力分析方法。
难点:理解拱梁分载法。
教学方法、手段
案例法,讲练结合法,黑板、多媒体课件,动画。
教学组织过程
复习巩固:拱坝的拱圈中心角、拱坝平面布置型式及拱冠梁尺寸确定等。引入新课:教师用“案例法”引入工程案例,提出问题(拱坝的应力如何分析?)让学生根据已掌握的基础知识分组讨论解决问题,教师辅导评价;然后,讲述拱坝的拱坝应力分析方法。布置练习(通过课后查找资料,加深对拱坝的应力分析方法的理解),教师辅导答疑,教师提供答案,评价此过程。
教学条件
工程案例;练习题;课程相关课件。
作业
基础试题(填空、选择题等)、技能训练习题
备注
2.教学实施
【步骤l】复习巩固
教学地点
教师任务
学生任务
教学条件
时间(分钟)
多媒体教室
学习任务引入
与教师互动回答
多媒体课件
7
(1)复习巩固:拱坝的拱圈中心角、拱冠梁尺寸确定等。
【步骤2】结合工程案例引入新课内容
(1)案例驱动任务
1)理解大坝应力分析方法并明确应力控制指标?
(2)引入新课:
1)拱坝应力分析方法?
2)应力控制指标?
【步骤3】课程介绍及知识讲授
教学地点
教师任务
学生任务
教学条件
时间(分钟)
多媒体教室
1.拱坝应力分析方法综述;
※2.拱坝应力分析方法介绍;
※3.拱坝应力分析指标。
※(注:标注“※”为重要内容)。
听课,获取有关知识和信息
多媒体
课件
30
(一)应力分析法综述
拱坝在初步确定坝体轮廓尺寸以后,为确保坝体安全和提高经济效益,应进行坝体应力分析。
应力分析方法:纯拱法、拱梁分载法、有限元法、壳体理论计算法、结构模型试验法等。
(二)应力分析法简介
1.纯拱法
纯拱法没有反映拱圈之间的相互作用,假定荷载全部由水平拱承担,求出的应力一般偏大,对重力拱坝,误差大;对于薄拱坝,仍不失为一个简单实用的计算方法;另外,按拱梁分载法计算时,纯拱法也是其中的一个重要组成部分。
图1
2.拱梁分载法
将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构,坝体承受的荷载一部分由拱系承担,一部分由梁系承担,拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定。荷载分配以后,梁是静定结构;拱的应力可按纯拱法计算。荷载分配可采用试载法。拱梁分载法是目前国内外广泛采用的一种拱坝应力分析方法,它把复杂的弹性壳体问题简化为结构力学的杆件计算,概念清晰,易于掌握。
3.有限元法
将拱坝视为空间壳体或三维连续体,选用不同的单元模型。有限单元法适用性强,可用于解算体形复杂、坝内有较大的中孔或底孔、设有垫座或重力墩以及坝基内有断层、裂隙、软弱夹层的拱坝在各种荷载作用下的应力和变形,是拱坝应力分析的一种有效方法。
4.壳体理论计算法
利用薄壳理论计算拱坝应力的近似方法,由于拱坝体形和边界条件十分复杂,使得这种计算方法在工程中应用受到了很大的限制。近年来由于电子计算机的发展,壳体理论计算方法也取得了新的进展,网格法就是应用有限差分解算壳体方程的一种计算方法,适用于薄拱坝。
5.结构模型试验法
结构模型试验是研究解决拱坝应力问题的有效方法,它不仅能研究坝体、坝基在正常运行情况下的应力和变形,而且还可以进行破坏试验。
(三)应力控制指标
根据SL282-2003《混凝土拱坝设计规范》的要求,坝体的主压应力和
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