基于边界有限元计算方法的多相场重力式大坝动力特性分析研究

发布时间：2021-12-16 12:10

　　针对重力式大坝动力响应特性问题,引入边界有限元动力分析方法,计算获得两相场与三相场条件下大坝动力特征。研究表明,边界有限元理论计算结果与解析解呈一致性,边界有限元动力分析方法适合求解多相场动力反应体系;动水压力从坝踵至坝顶逐渐降低,在坝踵处反应系数为0.25时,动水压力可达到0.026 5 MPa,但坝踵处动水压力受动力反应系数与激励频率影响,动力反应系数愈大,坝踵处动水压力愈大,反应系数0.925时相比0.25时增大326.4%,激励频率增大,坝踵处动水压力呈先增后减,最高点位于一阶自振频率处,二阶自振频率处会出现陡降,降低幅度超过70%;当激励频率与自振频率一致时,坝体动水压力最大;三相场坝体X、Y向位移处于稳定,在坝体特征点中均为X向位移高于Y向位移,但下游变坡点处X、Y向位移差距更大。研究成果可为多相场条件下的重力式大坝动力反应特征分析求解提供一定参考。 

【文章来源】：水利科技与经济. 2020,26(10)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

比例边界坐标体系

通过施加地震动荷载后，获得各阶荷载下自振频率。本文以一阶自振频率下不同反应系数下动水压力的变化曲线作为对比分析参数，其计算结果见图3，其中一阶自振频率为32.31 rad/s。图3 不同反应系数下动水压力的变化曲线

图2 数值模型图从图3可看出，反应系数为0.25时，曲线相关系数达到0.99，即边界有限元计算结果与解析解基本一致，动水压力整体上呈从坝踵至坝顶，动水压力逐渐降低，在坝踵处，基于边界有限元方法计算出的动水压力最大可达到0.026 5 MPa，与高程0.8H处时相比来说下降52.8%;当反应系数为0.5时，坝踵处动水压力为0.037 MPa，相比反应系数0.25时增大39.6%，反应系数0.5时坝体高程上动水压力分布基本与小反应系数时基本一致;当反应系数增大至0.75，甚至更大的0.925时，动水压力在高程上分布趋势并未发生较大改变，且坝踵处动水压力分布呈现随反应系数增大逐渐增大，其中反应系数0.925时坝踵动水压力相比反应系数0.25时增大326.4%，达到0.113 MPa。

【参考文献】：
期刊论文
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[10]某土石坝上游护坡型式改变影响坝顶高程的试验研究[J]. 徐麦菊,叶伟,徐章耀,刘永强,马福恒.  南水北调与水利科技. 2018(03)

硕士论文
[1]基于多边形比例边界有限元的重力坝地震水力劈裂问题研究[D]. 李云途.大连理工大学 2019



本文编号：3538111