基于ANSYS的混凝土重力坝抗震优化设计研究

发布时间：2018-06-10 04:20

  本文选题：重力坝 + 静力分析　； 参考：《华北电力大学》2014年硕士论文

【摘要】：水能作为一种清洁能源,不仅环保,还具有可再生性,其开发利用具有重要意义。水能的开发离不开大坝的建设,重力坝作为一种挡水建筑物,因安全可靠,对地形地质适应性强,便于施工等优点而被广泛采用。 我国是地震多发的国家,建设重力坝的地区一旦发生地震,将带来灾难性的后果,所以重力坝的抗震安全研究是十分必要的。结构的优化设计具有十分重要的意义,因其往往能带来可观的经济效益。对重力坝断面进行优化设计,并对比设计前后的坝体在静力荷载、地震动力荷载下的应力指标,具有很现实的工程意义。本文使用有限元法计算重力坝的应力,使用反应谱法计算重力坝的地震响应。 ANSYS是大型通用有限元软件,它包括前处理模块、分析计算模块以及后处理模块。ANSYS可以进行结构的静力和动力分析。此外,ANSYS自带优化模块,使用APDL语言编制程序可以对结构进行优化设计。 本文基于ANSYS有限元软件对重力坝进行静力分析,得到了重力坝在静力荷载下应力和位移的分布情况。并基于ANSYS对重力坝进行模态分析和谱分析,分别求出了重力坝空库模型和满库模型的固有频率,竖向以及水平向地震作用下的应力和位移分布。最后,本文基于ANSYS通过APDL语言编制命令流实现了重力坝断面的优化设计。 计算结果表明：一阶方法对重力坝进行优化的结果要好于零阶方法。且通过对比优化前后断面的一些指标可以知道,基于ANSYS的一阶优化设计不仅减小了重力坝断面面积,提高了设计的经济性,还使得大坝的安全性、抗震能力同时得到了提高。
[Abstract]:As a kind of clean energy, water energy is not only environmentally friendly, but also renewable. The development of hydraulic energy can not be separated from dam construction. Gravity dam, as a water-retaining structure, is widely used because of its advantages of safety and reliability, strong adaptability to topography and geology, and ease of construction. Once earthquake occurs in the area of gravity dam construction, it will bring disastrous consequences, so it is necessary to study seismic safety of gravity dam. The optimum design of structure is of great significance, because it can bring considerable economic benefits. It is of practical engineering significance to optimize the design of gravity dam section and compare the stress index of dam body under static load and seismic dynamic load before and after design. In this paper, the stress of gravity dam is calculated by finite element method, and the seismic response of gravity dam is calculated by response spectrum method. Analysis and calculation module and post-processing module. ANSYS can carry out static and dynamic analysis of the structure. In addition, ANSYS with its own optimization module, the APDL language programming can be used to optimize the design of the structure. Based on ANSYS finite element software for gravity dam static analysis, the gravity dam under static load stress and displacement distribution. Based on the modal analysis and spectrum analysis of gravity dam with ANSYS, the natural frequency, stress and displacement distribution of the empty reservoir model and the full reservoir model of gravity dam under the action of vertical and horizontal earthquake are obtained respectively. Finally, the optimal design of gravity dam section is realized by APDL language based on ANSYS. The results show that the first order method is better than the zero order method. By comparing some indexes of section before and after optimization, we can know that the first order optimization design based on ANSYS not only reduces the area of gravity dam section, improves the design economy, but also improves the safety and seismic capacity of the dam.
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV642.3;TV312

【参考文献】

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本文编号：2001952