混凝土重力坝三维整体静动力分析

发布时间：2017-06-01 02:18

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【摘要】：作为一种古老而现代的坝型,混凝土重力坝因其施工技术简单、施工速度快、对各种地质条件适应性强、安全可靠等优点,在中国乃至世界的坝工建设中,都占有重要的一席之地,并且随着混凝土技术的不断发展而得到越来越广泛的应用。作为大体积混凝土结构体,混凝土重力坝一般分段分块分层施工,而相应地就要设置横缝和纵缝,同时,设置横缝可以使重力坝适应复杂地基地质条件引起的不均匀变形。横缝作为伸缩缝或者沉陷缝时,缝面不设键槽,不进行灌浆,仅在上游坝面附近设置止水,而在某些特殊条件下,可以对其横缝进行灌浆处理,以增强混凝土重力坝的整体防渗性及抗震性。本文以某混凝土重力坝工程为实例,建立考虑横缝灌浆的重力坝三维整体模型,并对其进行静动力分析,以研究大坝整体抗震特性,进而深入的研究和探讨横缝灌浆对于坝体抗震特性的影响,为相近工程的设计及结构分析提供参考。本文主要做了以下几个方面的工作:(1)介绍了有限单元法静动力分析的基本理论及计算方法及运用ANSYS有限元软件进行动力分析的步骤,为论文的计算分析提供了理论依据。(2)建立了某混凝土重力坝三维整体模型,按正常蓄水位、设计水位和校核水位三种工况对其进行了整体静力分析,得到了坝体在三种工况下的应力应变。计算结果表明,三种工况下的应力应变符合一般规律,校核水位工况下的应力应变值为三种工况中最大的,是控制工况,坝体横缝灌浆对于增强坝体的整体性,限制坝轴向的位移有较为显著的作用。(3)针对整体灌浆模型,在计入和不计入库水情况下,分析其自振周期、自振频率和各阶振型,在此基础上采用振型分解反应谱方法进行动力响应分析,并将动力计算结果与单坝段模型进行对比分析。结果表明:考虑库水作用时,坝体的质量增大,坝体的自振频率较空库时有所降低;横缝灌浆使坝体的自振频率有所减小;横缝灌浆可以明显降低各个方向的动应力,同时减小各向位移值。本文基于工程实例,着重研究了横缝灌浆对于混凝土重力坝整体抗震特性的影响,本文所得到的分析成果也在一定程度上可以为相似的工程提供应用参考价值。
【关键词】：混凝土重力坝 整体分析 横缝灌浆 三维动力有限元法
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV31;TV642.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 论文研究的背景和意义10-11
• 1.2 混凝土重力坝的发展概况11-12
• 1.3 混凝土重力坝的研究现状12-13
• 1.4 问题的提出及论文的主要研究内容13-14
• 2 有限单元法静动力分析理论和方法14-31
• 2.1 有限元法基本原理14-17
• 2.2 有限元动力计算基本理论17-20
• 2.2.1 动力学问题基本方程和边界条件17-18
• 2.2.2 运动方程的建立18-20
• 2.3 混凝土重力坝的有限元动力分析20-25
• 2.3.1 振型叠加法20-24
• 2.3.2 直接积分法结构动力响应时程分析24-25
• 2.4 基于ANSYS的动力分析25-30
• 2.4.1 有限元软件简介25-27
• 2.4.2 模态分析27-28
• 2.4.3 反应谱分析28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 混凝土重力坝整体建模及静力分析31-55
• 3.1 工程概况31
• 3.2 坝址地形地质条件31
• 3.3 重力坝结构布置31-33
• 3.4 计算参数及计算工况33-34
• 3.5 作用荷载34-36
• 3.6 有限元模型的建立36-38
• 3.6.1 计算模型36-37
• 3.6.2 单元选取及网格划分37-38
• 3.6.3 边界条件及基本假定38
• 3.7 坝体应力场计算结果与分析38-48
• 3.7.1 正常蓄水位计算工况38-41
• 3.7.2 设计水位计算工况41-44
• 3.7.3 校核水位计算工况44-47
• 3.7.4 坝体应力场分析结论47-48
• 3.8 坝体位移场计算结果与分析48-53
• 3.9 本章小结53-55
• 4 混凝土重力坝动力分析55-71
• 4.1 计算模型与计算参数55-57
• 4.1.1 动力计算模型55-57
• 4.1.2 计算参数57
• 4.2 设计地震动参数57-58
• 4.3 计算方法及相关问题的处理58-60
• 4.4 坝体模态计算结果与分析60-63
• 4.5 坝体反应谱计算结果与分析63-69
• 4.5.1 应力分析63-66
• 4.5.2 位移分析66-69
• 4.6 本章小结69-71
• 5 结论与展望71-73
• 5.1 本文结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-75
• 个人简历及参与项目75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 余卫平;耿克勤;汪小刚;杨健;;某水电站碾压混凝土坝三维非线性有限元分析[J];水利与建筑工程学报;2006年02期

2 陈厚群;;坝址地震动输入机制探讨[J];水利学报;2006年12期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王铭明;高重力坝抗震措施及坝体—库水—地基系统动力相互作用研究[D];大连理工大学;2012年

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本文编号：411378