双曲拱坝的有限元分析与体型优化设计研究

发布时间：2020-06-18 16:47

【摘要】：随着我国混凝土坝工艺的不断完善,双曲拱坝作为一种安全、稳定、经济、美观的坝型,近几年来,一直倍受水工建筑设计者青睐,在水利水电建设中也发挥着极其重要的作用。双曲拱坝的坝型从最初的单心圆拱坝,发展到现在的抛物线双曲拱坝、多心圆双曲拱坝、对数螺线双曲拱坝,在大坝建设方面积累了丰富的经验,双曲拱坝设计正变得越来越成熟。在双曲拱坝设计过程中,往往需要对拱坝的体型参数进行优化,即在给定地形地貌、地质条件、温度、水压力等荷载组合的情况下,建立双曲拱坝的有限元模型,在同时满足坝体应力、拱座稳定的前提下,通过对拱坝体型参数的调整,寻求最为经济合理的拱坝体型参数。本文以抛物线型双曲拱坝作为研究对象,以ANSYS软件为平台进行参数化建模,通过有限元法对拱坝进行静力分析。考虑在大坝应力方面,温度荷载是影响其的一项主要因素,因此,本文选取温升、温降两种工况,分别对拱坝在两种工况下的应力及位移分布情况进行比较分析,同时,以非线性有限元法对两种工况下的拱座进行稳定性分析,通过其抗滑稳定安全系数与规范进行比对,分析能否满足抗滑稳定要求。然后,以坝体体积最小为目标,分别对两种工况下拱坝体型参数进行优化,对优化结果重新建模分析。最后,对温升、温降两种工况下得到的优化结果互换温度荷载进行验证,对温升工况下的优化结果添加温降荷载,对温降工况下的优化结果添加温升荷载,分析互换荷载后,对比两种工况下的优化结果是否还能同时满足拱坝设计要求。本文从双曲拱坝几何模型入手,建立双曲拱坝参数化模型,根据影响拱坝受力、位移及稳定的主要因素,结合具体施工实际情况,选取适当的方式对双曲拱坝进行分析并优化。文章采用APDL语言编写ANSYS命令流文件,以实现自动录入变量、自动建模、自动分析、自动优化。整个过程无人工干预,求解效率高,智能化程度高。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV642.4
【图文】：

稳定温度场边界下游坝面温度T1可根据气象数据取当地年平均温度，并根据日照方向考虑太阳辐射温度；上游水库水温为T，根据水库运行类型不同，确定水深与库水温和水温年变幅

图2-2双曲拱坝拱冠梁剖面示意图

【参考文献】

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3 何庆;;混凝土双曲拱坝施工阶段温度控制[J];中华民居(下旬刊);2014年03期

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本文编号：2719548