拱坝库水压力效应的动力模型试验研究
发布时间：2021-07-09 19:44
我国是世界上水电能源储量最高的国家之一,在我国西南地区建设了一批高拱坝,西南地区是地震高发区,地震作用下坝体一旦发生破坏,将会造成巨大的损失。通过动力模型试验的方法来研究坝体的地震响应,进行坝体抗震安全评价具有重要意义。现阶段,受到振动台工作能力和动力模型试验材料等限制,导致动力模型试验较难开展,尤其是坝体—库水相互作用的动力模型试验。在进行缩尺较大的坝体动力模型试验时,为满足相似比尺的要求,就需要一种高密度、低弹模的模型试验材料。高密度能为坝体提供足够的惯性力,低弹模使坝体的变形更容易检测且保证坝体在一定的加速度下出现破坏。当模型材料的密度高于原型材料时,就需要选择一种密度大于水的液体来进行试验,在现实条件下符合这种相似条件要求的液体几乎是不存在的。为了解决坝体—库水相互作用的动力模型中固液密度不一致的问题,进行了以下内容的研究:基于动力模型试验相似关系选择仿真混凝土作为坝体模型试验材料,研究了仿真混凝土的材料性质,其与普通混凝土材料具有较高的相似性,是一种合适的动力模型试验材料。用自然水进行坝体—库水相互作用的动力模型试验,实测了坝体的地震响应。虽不能满足固液密度比尺的要求,但能正...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与选题意义
1.2 动力模型试验和数值模拟的研究现状
1.2.1 坝体动力模型试验
1.2.2 坝体有限元数值模拟
1.3 坝体—库水相互作用的数值模拟方法
1.3.1 韦斯特伽德附加质量公式
1.3.2 坝体—库水流固耦合模型
1.4 动水压力的影响因素
1.4.1 库水可压缩性的影响
1.4.2 地震干扰频率的影响
1.4.3 地震波入射方向的影响
1.4.4 柔性地基的影响
1.4.5 其他因素的影响
1.5 论文的主要工作
2 坝体动力模型试验相似理论及模型材料
2.1 动力模型试验相似律
2.1.1 弹性相似律
2.1.2 重力相似律
2.1.3 弹性力—重力相似律
2.2 仿真混凝土材料试验
2.2.1 仿真混凝土材料的配合比
2.2.2 仿真混凝土抗拉强度试验
2.2.3 仿真混凝土抗压强度试验
2.2.4 仿真混凝土动弹性模量和阻尼比
2.3 试验装置及采集设备
2.4 本章小结
3 坝体—库水相互作用的动力模型试验
3.1 模型试验基本情况
3.1.1 模型概况
3.1.2 模型相似关系
3.1.3 地震波加载方案
3.1.4 传感器布置方案
3.2 模型频率分析验证
3.3 弹性阶段动水压力分布
3.3.1 沿竖向动水压力分布
3.3.2 沿拱圈动水压力分布
3.3.3 竖向地震波对动水压力分布的影响
3.4 人工波作用下拱坝的地震响应
3.4.1 坝体基频变化
3.4.2 加速度分析
3.4.3 动水压力分析
3.4.4 损伤破坏情况
3.5 动水压力分布系数的研究
3.6 本章小结
4 库水压力模拟系统下的动力模型试验
4.1 弹簧—附加质量模拟系统
4.2 模型设计
4.3 模型试验结果
4.3.1 静水压力模拟情况
4.3.2 动水压力模拟情况
4.3.3 库水总压力模拟情况
4.3.4 竖向地震波对动水压力分布的影响
4.3.5 坝体基频变化
4.3.6 加速度分析
4.3.7 损伤破坏情况
4.4 本章小结
5 韦斯特伽德公式折减系数的验证
5.1 有限元计算模型
5.1.1 模型概况
5.1.2 材料参数
5.1.3 地震波输入
5.2 模态分析
5.3 动力响应分析
5.3.1 应力结果
5.3.2 横缝开度
5.3.3 顺河向动位移
5.4 损伤开裂情况
5.5 动水压力分布系数的验证
5.5.1 横缝开度
5.5.2 顺河向动位移
5.5.3 损伤破坏情况
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3274375
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与选题意义
1.2 动力模型试验和数值模拟的研究现状
1.2.1 坝体动力模型试验
1.2.2 坝体有限元数值模拟
1.3 坝体—库水相互作用的数值模拟方法
1.3.1 韦斯特伽德附加质量公式
1.3.2 坝体—库水流固耦合模型
1.4 动水压力的影响因素
1.4.1 库水可压缩性的影响
1.4.2 地震干扰频率的影响
1.4.3 地震波入射方向的影响
1.4.4 柔性地基的影响
1.4.5 其他因素的影响
1.5 论文的主要工作
2 坝体动力模型试验相似理论及模型材料
2.1 动力模型试验相似律
2.1.1 弹性相似律
2.1.2 重力相似律
2.1.3 弹性力—重力相似律
2.2 仿真混凝土材料试验
2.2.1 仿真混凝土材料的配合比
2.2.2 仿真混凝土抗拉强度试验
2.2.3 仿真混凝土抗压强度试验
2.2.4 仿真混凝土动弹性模量和阻尼比
2.3 试验装置及采集设备
2.4 本章小结
3 坝体—库水相互作用的动力模型试验
3.1 模型试验基本情况
3.1.1 模型概况
3.1.2 模型相似关系
3.1.3 地震波加载方案
3.1.4 传感器布置方案
3.2 模型频率分析验证
3.3 弹性阶段动水压力分布
3.3.1 沿竖向动水压力分布
3.3.2 沿拱圈动水压力分布
3.3.3 竖向地震波对动水压力分布的影响
3.4 人工波作用下拱坝的地震响应
3.4.1 坝体基频变化
3.4.2 加速度分析
3.4.3 动水压力分析
3.4.4 损伤破坏情况
3.5 动水压力分布系数的研究
3.6 本章小结
4 库水压力模拟系统下的动力模型试验
4.1 弹簧—附加质量模拟系统
4.2 模型设计
4.3 模型试验结果
4.3.1 静水压力模拟情况
4.3.2 动水压力模拟情况
4.3.3 库水总压力模拟情况
4.3.4 竖向地震波对动水压力分布的影响
4.3.5 坝体基频变化
4.3.6 加速度分析
4.3.7 损伤破坏情况
4.4 本章小结
5 韦斯特伽德公式折减系数的验证
5.1 有限元计算模型
5.1.1 模型概况
5.1.2 材料参数
5.1.3 地震波输入
5.2 模态分析
5.3 动力响应分析
5.3.1 应力结果
5.3.2 横缝开度
5.3.3 顺河向动位移
5.4 损伤开裂情况
5.5 动水压力分布系数的验证
5.5.1 横缝开度
5.5.2 顺河向动位移
5.5.3 损伤破坏情况
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3274375
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/3274375.html
