无粘结预应力格栅坝抗冲击性能分析

发布时间：2017-10-28 10:04

  本文关键词：无粘结预应力格栅坝抗冲击性能分析

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【摘要】：泥石流是常见的的一种自然灾害,其具有历时短、突发性以及灾害严重等特点。一旦发生对人民的生命财产有很大的破坏。针对泥石流的产生因素,泥石流最有效的治理方法是工程防治,格栅坝是在工程防治中主要用来抵抗块石的冲击。本文首先分析了刚性拦挡坝的存在的缺点,并对此缺点提出解决的方法,首次提出将无粘结预应力筋设置在格栅坝内,无粘结预应力皆是在理想状态下进行工作。接着对ABAQUS中求解冲击问题中的建模方法进行说明,定义了单元类型、材料属性和接触类别,说明了无粘结预应力格栅坝了在冲击作用下合理的建模方法。运用ABAQUS软件模拟计算在相同冲击载荷作用下,无粘结预应力格栅坝与普通格栅坝的动力响应,通过对比分析两个坝在块石冲击后冲击力、位移、加速度和Von-mises应力得出,在格栅坝中设置无粘结预应力筋能提升格栅坝的抗冲击性能。通过改变无粘结预应力格栅坝的混凝土强度等级,受力钢筋强度等级,无粘结预应力筋的初始有效应力以及无粘结预应力筋的横截面积这些参数,对无粘结预应力格栅坝在冲击荷载下的响应进行了参数研究,考察了这些参数对无粘结预应力格栅坝抗冲击性能的影响。本文主要研究内容如下:(1)提出了无粘结预应力格栅坝这一新型坝体,并对此新型格栅坝进行可行性研究。将新型无粘结预应力格栅坝与普通普通格栅坝进行数值模拟计算,分析其动力响应及最终变形,无粘结预应力格栅坝的抗冲击性能更为优异,说明新型坝有较强的可行性。(2)无粘结预应力格栅坝的刚度越大,即增大混凝土和受力钢筋的强度等级,在坝受到冲击后其动力响应越明显;无粘结预应力筋的初始应力和面积对坝体的支反力和位移并无多大的影响,但对于坝体的整体位移影响较大,在冲击后,初始应力和无粘结预应力筋的横截面积越大,坝顶的产生的位移越小,相应的冲击点的位移也较小。(3)将无粘结预应力格栅坝这一新的结构形式应用于坝体实例,采用ABAQUS计算,对新坝和旧坝进行对比分析得出设置无粘结预应力筋对坝的抵抗块石的能力确实有较大的提高。
【关键词】：冲击荷载 无粘结预应力筋 格栅坝 动力响应
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23;TV31
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 对泥石流拦挡体系的研究现状：11-17
• 1.2.1 对拦挡坝的研究：11-13
• 1.2.2 无粘结预应力筋的研究13-15
• 1.2.3 无粘结预应力筋极限应力的规范计算公式15-17
• 1.3 本文提出的泥石流拦挡新型体系17-18
• 1.4 课题创新性18
• 1.5 主要研究内容与技术路线18-19
• 第二章 软件介绍19-23
• 2.1 ABAQUS介绍19-20
• 2.1.1 ABAQUS的发展历程19
• 2.1.2 ABAQUS模块介绍19-20
• 2.2 ABAQUS对于本课题的适用性20
• 2.3 数值理论模型20-23
• 2.3.1 混凝土的本构关系20-21
• 2.3.2 无粘结预应力筋的本构关系21-22
• 2.3.3 受力钢筋的本构关系：22-23
• 第三章 无粘结预应力格栅坝的可行性分析23-41
• 3.1 前言23
• 3.2 格栅坝的尺寸选取23-25
• 3.3 计算模型的建立及材料的选择25-27
• 3.3.1 几何模型的建立25-26
• 3.3.2 格栅坝的有限元模型26-27
• 3.3.3 块石的参数设置27
• 3.4 加无粘结预应力筋的格栅坝与普通格栅坝的对比27-38
• 3.4.1 冲击力对比分析28-30
• 3.4.2 位移分析30-33
• 3.4.3 加速度分析33-35
• 3.4.4 Von-mises应力对比35-38
• 3.5 无粘结预应力的应力分析38-39
• 3.6 结论39-41
• 第四章 无粘结预应力格栅坝的参数分析41-56
• 4.1 前言41
• 4.2 混凝土等级改变对对无粘结预应力格栅坝的抗冲击性能影响41-45
• 4.2.1 位移分析41-42
• 4.2.2 能量分析42-43
• 4.2.3 加速度分析43-44
• 4.2.4 支反力分析44-45
• 4.3 无粘结预应力筋的有效预应力改变对无粘结预应力格栅坝的抗冲击性能的影响45-48
• 4.3.1 位移分析45-46
• 4.3.2 能量分析46-47
• 4.3.3 加速度分析47-48
• 4.3.4 支反力分析48
• 4.4 无粘结预应力筋的面积的改变对无粘结预应力格栅坝的抗冲击性能的影响48-51
• 4.4.1 位移分析48-50
• 4.4.2 能量分析50
• 4.4.3 加速度分析50-51
• 4.4.4 支反力分析51
• 4.5 受力钢筋强度等级改变对无粘结预应力格栅坝的抗冲击性能影响51-55
• 4.5.1 位移分析52-53
• 4.5.2 能量分析53
• 4.5.3 加速度分析53-54
• 4.5.4 支反力分析54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 无粘结预应力格栅坝的实例分析56-65
• 5.1 引言56
• 5.2 建立模型56-60
• 5.2.1 大8号格栅坝的几何、计算模型与材料的选取56-59
• 5.2.2 块石的几何、计算模型与速度59
• 5.2.3 相互作用设置59
• 5.2.4 网格划分59-60
• 5.3 计算结果对比60-64
• 5.3.1 位移对比60
• 5.3.2 冲击力对比60-61
• 5.3.3 加速度对比61-62
• 5.3.4 Von-mises对比62-64
• 5.4 结论64-65
• 结论和展望65-68
• 总结65-66
• 展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录72

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本文编号：1107736