结构缝对高拱坝动力破坏性态的影响研究

发布时间：2017-03-30 09:00

  本文关键词：结构缝对高拱坝动力破坏性态的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的飞速发展,我国对于能源的需求越来越旺盛。但大量使用化石能源,不仅对环境造成严重污染,而且也不符合可持续发展理念。我国作为世界上水能蕴藏量最丰富的国家之一,大力发展水能这种可持续的清洁能源势在必行。同时,我国也处在一个地震多发地区,大坝的抗震安全问题不容忽视。目前对于高碾压混凝土拱坝动力分析方面的研究多数只涉及到横缝,对于同时考虑横缝和诱导缝的情况研究较少。因此,研究横缝和诱导缝的共同作用对高碾压混凝土拱坝抗震性能的影响便具有意义。以模型试验为依据,建立与试验模型一致的有限元数值模型,包括完整坝模型、仅设置横缝的模型和同时设置横缝诱导缝的模型。坝体材料非线性通过混凝土损伤塑性本构模型来体现,结构缝通过Cohesive单元来模拟。并通过对上述三种模型的数值分析结果与模型试验结果进行对比分析,验证了所选取材料本构模型的合理性,并得到了合适的Cohesive单元峰值控制强度,从而得到一套合理有效的结构缝和高拱坝数值模拟方法。运用上述数值模拟方法建立沙牌拱坝原型的数值模型,同样建立完整坝模型、仅设置横缝模型和同时设置横缝诱导缝模型。通过对三种模型进行规范谱人工波加载分析,并将计算结果从坝体应力、坝体基频、坝面损伤分布等方面进行对比分析,得出了横缝和诱导缝的损伤开裂对坝体抗震性能和破坏形态等方面的影响。另外,通过对同时设置有横缝和诱导缝的拱坝模型进行超载分析,得到了沙牌拱坝在动力荷载作用下的破坏过程及结构缝破坏后坝体损伤的发展形式。并且考虑了库水的影响,采用韦斯特伽德附加质量模型模拟动水压力。通过空库与满库工况计算结果对比分析得出,库水使坝体处于预压状态,可有效降低坝体动态拉应力,并降低坝体基频,对提高坝体抗震能力具有一定的积极影响。
【关键词】：高拱坝 结构缝 动力分析 破坏性态
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV642.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 高拱坝抗震研究的背景和意义9-11
• 1.2 关于带横缝拱坝抗震的研究现状11-14
• 1.2.1 数值分析方面12-13
• 1.2.2 模型试验方面13-14
• 1.3 诱导缝的研究现状14-15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 2 数值分析模型介绍17-29
• 2.1 沙牌拱坝动力模型试验简介17-19
• 2.1.1 模型布置与尺寸17-18
• 2.1.2 相似关系18
• 2.1.3 模型材料18
• 2.1.4 加载方式与步骤18-19
• 2.2 模型大坝的数值模拟19-25
• 2.2.1 有限元模型19
• 2.2.2 材料本构19-23
• 2.2.3 材料参数23-25
• 2.3 结构缝的数值模拟25-28
• 2.3.1 Cohesive单元介绍25-26
• 2.3.2 单元本构26-27
• 2.3.3 损伤失效准则27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 模型大坝数值分析与验证29-38
• 3.1 完整坝动力特性验证29-31
• 3.2 仅设横缝模型的数值分析与验证31-33
• 3.2.1 加速度验证31
• 3.2.2 拉伸损伤与试验宏观裂缝对比31-33
• 3.3 设置横缝与诱导缝模型的数值分析与验证33-36
• 3.3.1 加速度验证34
• 3.3.2 拉伸损伤与试验宏观裂缝对比34-36
• 3.4 本章小结36-38
• 4 原型坝推广计算38-61
• 4.1 沙牌工程概况38-39
• 4.2 原型坝数值模型介绍39-42
• 4.2.1 有限元模型建立39-40
• 4.2.2 材料参数选取40-41
• 4.2.3 坝-基动力相互作用41-42
• 4.3 数值模型验证42-44
• 4.4 原型计算分析44-55
• 4.4.1 计算工况设置46
• 4.4.2 应力结果46-51
• 4.4.3 基频变化51-53
• 4.4.4 损伤分布53-55
• 4.5 超载分析55-56
• 4.6 蓄水工况分析56-60
• 4.7 本章小结60-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

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