高拱坝动力模型破坏试验的数值补充分析

发布时间：2017-05-11 15:16

  本文关键词：高拱坝动力模型破坏试验的数值补充分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为缓解能源危机,改善能源结构,我国大力开发水能资源,在西南部地震高发区建设有很多水利工程,高坝的抗震问题需要特别关注。动力模型试验是研究高坝地震反应的重要手段,但是受到模型材料以及振动台尺寸、工作范围等试验条件的限制,试验模型与真实结构存在着很大的差异,试验结果与真实结构反应间存在一定的误差。本文针对振动台试验的不足,使用数值模拟计算方法对试验结果进行补充分析。首先,在通过振动台模型试验研究高拱坝抗震性能时,一般地震波的卓越频率往往超过了振动台的有效工作范围,通常选择谐波作为试验输入激振波。为探讨这种简化方式对于高拱坝动力模型破坏试验结果的影响,本文采用数值计算方法对试验进行了补充分析。建立与试验模型相应的有限元数值模型,先施加与试验相同的谐波荷载,将计算结果与试验结果相比较以验证数值方法的有效性。再用规范谱人工波替换谐波进行计算。通过比较不同工况下的计算结果,发现不同地震动输入条件下,模型损伤区域的形状存在差异,但是破坏位置相差不大,说明这种替代方式具有一定的合理性。其次,通过数值方法模拟带横缝拱坝地震波作用下的损伤发展情况,通过比较不同键槽形式模型的损伤分布规律,对试验中键槽模拟效果进行了评价,发现试验中键槽模拟效果较好。结合试验和数值计算结果,对比设置横缝前后坝体损伤破坏的情况,发现横缝设置有利于降低坝肩的损伤程度,而使横缝下部坝基交界处更容易发生破坏。最后,将试验结果向原型推广。建立与原型坝对应的有限元模型,进行相应的地震作用损伤分析。将原型计算结果与模型坝的结果进行对比分析,通过比较可以看到,由于两者边界条件存在差异,损伤扩展方式不完全相同,但是破坏的位置基本一致。总的来说,模型试验能够较好地反映真实结构的破坏模式,数值补充分析对于修正试验偏差也具有一定的作用。
【关键词】：高拱坝 振动台试验 数值模拟 横缝
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV642.4;TV313
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 高拱坝抗震分析的意义9-10
• 1.2 高拱坝非线性分析的研究现状10-12
• 1.2.1 混凝土材料非线性10-11
• 1.2.2 拱坝横缝非线性11-12
• 1.3 动力模型试验研究现状12-14
• 1.4 振动台动力模型试验研究的局限性14
• 1.5 本文的主要工作14-16
• 2 地震输入对动力模型破坏试验结果的影响16-47
• 2.1 沙牌工程简介16-17
• 2.2 沙牌拱坝动力模型试验17-20
• 2.2.1 试验模型17-18
• 2.2.2 试验地震波的选取18-20
• 2.3 数值计算模型20-24
• 2.3.1 有限元模型20
• 2.3.2 材料本构模型20-22
• 2.3.3 模型材料参数22-24
• 2.3.4 数值计算工况24
• 2.4 数值模型的试验验证24-27
• 2.4.1 模型动力特性验证24
• 2.4.2 时程动力反应验证24-25
• 2.4.3 损伤发展形式验证25-27
• 2.5 谐波与人工波工况结果比较分析27-29
• 2.6 地震动输入形式扩展29-42
• 2.6.1 不同频率谐波对于损伤发展的影响29-34
• 2.6.2 高阶模态截断的影响34-36
• 2.6.3 不同实测波对损伤发展的影响36-42
• 2.7 竖向地震动输入的影响42-43
• 2.8 蓄水工况分析43-45
• 2.9 本章小结45-47
• 3 带横缝拱坝模型的数值模拟47-60
• 3.1 横缝及键槽的结构形式47-49
• 3.2 横缝数值模拟方法49-50
• 3.3 不同键槽形式数值模型计算50-57
• 3.3.1 数值模型的建立50
• 3.3.2 数值模型的计算50-57
• 3.4 试验模型横缝模拟效果评价57-59
• 3.5 本章小结59-60
• 4 试验模型向原型的扩展60-70
• 4.1 引言60
• 4.2 坝-基动力相互作用60-61
• 4.3 原型坝数值模型61-63
• 4.3.1 有限元模型的建立61
• 4.3.2 原型坝的材料参数61-63
• 4.4 原型坝数值计算63-68
• 4.4.1 模态分析63-64
• 4.4.2 原型完整坝的损伤发展模式64-66
• 4.4.3 带横缝坝体的损伤发展模式66-68
• 4.5 本章小结68-70
• 5 结论与展望70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐艳杰,张楚汉,王光纶,金峰;小湾拱坝模拟实际横缝间距的非线性地震反应分析[J];水利学报;2001年04期

2 陈厚群;;水工混凝土结构抗震研究进展的回顾和展望[J];中国水利水电科学研究院学报;2008年04期

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本文编号：357532