复杂条件水工隧洞的地震动力响应分析

发布时间：2017-06-07 19:05

  本文关键词：复杂条件水工隧洞的地震动力响应分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地震作用不仅会对地上结构造成巨大的危害,而且对地下结构的损伤不可避免,因此,对地下结构在地震作用时的动力响应进行研究尤显必要。水工隧洞是水利工程中常见的地下结构,一旦失事后果将非常严重,维修及重建工程量巨大。本文从理论上分析了水工隧洞在地震作用下的动力响应,通过有限元软件对实体模型进行了数值模拟,用时程分析法分析了水工隧洞在不同条件下的应力应变,主要内容如下:(1)对水工隧洞在地震荷载作用下发生的动力学响应进行详细的理论分析,为后面章节的数值计算以及结果之间的分析比较提供有力的理论依据;(2)选取合理的材料参数以及模型边界条件,应用有限元软件ANSYS建立了某实际工程不同工况下的三维有限元仿真模型,对模型进行了模态分析选取合理的振型频率值。(3)对模型分别施加不同方向的地震激励,计算模型在地震激励作用下的动力响应,找出模型最大位移及最大主应力发生的位置,比较总结出了相应因素变化得出的结论,对同类工程的设计与计算具有参考价值;(4)在模型上选取合适的参考点,应用时程分析法分析了模型在地震作用下隧洞不同埋深,不同衬砌厚度,不同围岩地质条件及不同输水深度下的动力时程响应,找出了最大主应力和位移发生的时刻,通过比较分析出了不同因素对地震波传输的影响作用。
【关键词】：水工隧洞 时程分析法 应力 应变 动力响应
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 2 有限元理论与有限元软件16-18
• 2.1 有限元软件16
• 2.2 有限元理论16-18
• 3 地下结构抗震计算理论18-30
• 3.1 结构动力学理论18-27
• 3.1.1 运动方程18-19
• 3.1.2 质量矩阵19-21
• 3.1.3 阻尼矩阵21-26
• 3.1.4 结构自振频率26-27
• 3.2 流固耦合理论27-30
• 4 计算模型及其参数的确定30-37
• 4.1 工程概况30-31
• 4.2 基本资料31-33
• 4.2.1 进口边坡31
• 4.2.2 洞身段31-33
• 4.2.3 出口边坡33
• 4.3 计算参数的选取33-37
• 4.3.1 材料参数33-34
• 4.3.2 隧洞模型34
• 4.3.3 边界条件34-35
• 4.3.4 地震波的选取35-37
• 5 计算工况与计算结果分析37-101
• 5.1 计算工况37
• 5.2 模态分析结果37-38
• 5.3 不同埋深对隧洞地震反应的影响38-60
• 5.3.1 隧洞在x方向地震激励作用下的计算结果分析38-45
• 5.3.2 隧洞在y方向地震激励作用下的计算结果分析45-51
• 5.3.3 隧洞在x和y方向地震激励共同作用下的计算结果分析51-60
• 5.3.4 本节小结60
• 5.4 不同衬砌厚度对隧洞地震反应的影响60-74
• 5.4.1 隧洞在x方向地震激励作用下的计算结果分析60-65
• 5.4.2 隧洞在y方向地震激励作用下的计算结果分析65-69
• 5.4.3 隧洞在x和y方向地震激励共同作用下的计算结果分析69-73
• 5.4.4 本节小结73-74
• 5.5 不同围岩参数对隧洞地震反应的影响74-87
• 5.5.1 隧洞在x方向地震激励作用下的计算结果分析74-78
• 5.5.2 隧洞在y方向地震激励作用下的计算结果分析78-82
• 5.5.3 隧洞在x和y方向地震激励共同作用下的计算结果分析82-87
• 5.5.4 本节小结87
• 5.6 不同输水深度对隧洞地震反应的影响87-101
• 5.6.1 隧洞在x方向地震激励作用下的计算结果分析87-91
• 5.6.2 隧洞在y方向地震激励作用下的计算结果分析91-95
• 5.6.3 隧洞在x和y方向地震激励共同作用下的计算结果分析95-100
• 5.6.4 本节小结100-101
• 6 结论与展望101-103
• 6.1 结论101-102
• 6.2 展望102-103
• 参考文献103-106
• 个人简历106-107
• 致谢107

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本文编号：429982