重力坝动水压力模型试验的数值重构研究

发布时间：2021-11-16 01:50

　　由于试验设备及模型材料的限制,在重力坝动力模型试验中采用在坝体模型上游安置水箱内盛满水的方法模拟重力体-库水系统相互作用的效果存在误差。为此,采用流固耦合模型对重力坝动水压力模型试验进行数值重构分析的方法,研究了用上游水箱中盛满水模拟地震作用下原型库水对坝体动力作用产生误差的原因。研究结果表明,水箱内水体密度及可压缩性是导致试验中坝体-水库系统相互作用效果偏小的两个原因,其水体密度偏小更为主要因素。据此,提出了修正上述误差的三种可行且准确的方法。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

有限元网格、节点函数及边界函数

数值重构动水压力模型试验的有限元流固耦合模型,如图2所示。其中,水库模型由560个四节点流体单元和615个节点组成,坝体模型由189个四节点固体单元和220个节点组成,部分地基模型由51个四节点固体单元和53个节点组成。该数值模型的材料参数根据原型混凝土的参数和表1中相似比尺即可算出,输入地震由原型地震波根据时间比尺缩小为2.5 s,加速度保持不变。表1 各参数相似比尺Tab.1 Scales of all physical and mechanical parameters 相似比尺 符号及公式 等密度模型相似比值 大密度模型相似比值 坝体 地基 几何 λL =Lm/Lp 1 ∶100 1∶100 1∶100 密度 λρ=ρm/ρp 1 ∶1 2 800 ∶2 400 2 800 ∶2 700 弹模 λE =λLλρ 1 ∶100 1 ∶85.7 1 ∶96.42 位移 λu =λLλε 1 ∶100 1 ∶100 1 ∶100 应变 λε =1 1 ∶1 1 ∶1 1 ∶1 面力 λP =λσ =λE 1 ∶100 1 ∶85.7 1 ∶96.42 频率 λf =(λE/λρ)1/2/λL 10 ∶1 10 ∶1 10 ∶1 加速度 λa =1 1 ∶1 1 ∶1 1 ∶1 时间 λt =(λL)1/2 1 ∶10 1 ∶10 1 ∶10 注:λ为相似比尺;下标p和m分别为原型与模型;下标L,u,ρ,E,ε,f,a及t分别为长度、位移、密度、弹模、应变、频率、加速度及时间。

表3 原、模型上下游向坝顶最大位移Tab.3 Dam top maximum displacements of prototype and modelcm 计算模型 上游向 下游向 模型 换算为原型 模型 换算为原型 原型 -3.35 2.83 等密度模型 0.031 7 -3.17 0.027 1 2.71 大密度模型 -0.029 1 -2.91 0.023 1 2.31图4 地震下两种不同模型动水压力

【参考文献】：
期刊论文
[1]重力坝地震动水压力试验研究[J]. 王铭明,陈健云,范书立.  水电能源科学. 2012(05)
[2]坝—水相互作用中水的压缩性影响研究[J]. 高瑞强,宫必宁,郭建平.  水利与建筑工程学报. 2008(01)
[3]混凝土仿真材料特性及其应用的试验研究[J]. 朱彤,林皋,马恒春.  水力发电学报. 2004(04)
[4]重力坝坝体—库水相互作用的振动台试验研究[J]. 李德玉,张伯艳,王海波,禹莹.  中国水利水电科学研究院学报. 2003(03)
[5]结构动力模型试验的相似技巧[J]. 林皋,朱彤,林蓓.  大连理工大学学报. 2000(01)
[6]重力坝地震动水压力试验研究[J]. 宫必宁.  河海大学学报. 1997(01)

硕士论文
[1]仿真混凝土的力学性能研究及重力坝的动力模型数值分析[D]. 赵锦华.大连理工大学 2007



本文编号：3497948