某混凝土重力坝有限元静动力分析

发布时间：2017-09-21 13:45

  本文关键词：某混凝土重力坝有限元静动力分析

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【摘要】：重力坝是由混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物,其剖面基本呈三角形,整体由若干坝段组成。重力坝在水压力及其它外荷载作用下,主要依靠坝体自重及其与基岩面的胶结产生的抗滑力来维持稳定,并抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。因其具有相对安全可靠,耐久性好,抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强,并且设计、施工技术简单,对不同的地形条件适应性强,易于机械化施工等优点,被广泛应用于水利水电拦河坝工程建设当中。据统计,在各国修建的大坝中,重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。例如,截止2013年底,中国已建和在建的l00m以上高坝中,混凝土重力坝有73座,占比34%。挡水建筑物是整个水电站建设的关键,其安全性和稳定性影响着水电站的安全稳定运行,特别是在高烈度地震坝址区,高稳定性、高强度的坝体结构为坝工的设计和施工提出了更高的要求。本文结合老挝境内某常态混凝土重力坝工程的建设实际情况展开研究,采用传统的材料力学法和线弹性有限元方法对常态混凝土重力坝的应力、变形、抗滑稳定以及抗震安全性进行了如下几个主要方面的研究：(1)采用材料力学法对平面应变下的重力坝典型截面进行了应力、位移和抗滑稳定分析,并作出了强度和抗滑稳定安全评价。(2)基于有限单元法,研究了重力坝在静力、强震作用下的受力状态、变形、抗滑稳定情况以及坝体的自振特性。分别采用振型分解反应谱法(二维)和时程响应分析方法(三维)对坝体动力响应进行了重点研究。研究表明,在静力荷载作用下,该常态混凝土重力坝坝基上游抗拉以及下游抗压承载力、坝趾和坝踵混凝土强度、混凝土层间和建基面抗滑稳定均满足规范要求；坝体应力、位移分布合理,总体符合悬臂梁的分布规律；比较应力及抗滑稳定发现,材料力学计算法要比有限元法保守。在动力载荷作用下,坝体安全性满足要求,不仅可以保证结构在通常情况下的安全运营,也可以保证坝体在遭遇地震时,仍然有足够的安全储备,避免形成所谓的“常遇激励,罕遇响应”。计算成果对于工程设计具有一定的参考价值。
【关键词】：重力坝 有限单元法 模态分析 反应谱 时程动力响应
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV642.3;TV31
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 论文选题的依据和意义11-12
• 1.2 国内外重力坝应力分析方法的发展现状12-22
• 1.2.1 原型观测12-13
• 1.2.2 理论分析方法(材料力学法)13-14
• 1.2.3 动力模型试验14-16
• 1.2.4 重力坝模型材料16-19
• 1.2.5 数值计算19-22
• 1.3 重力坝抗震的工程概况22-26
• 1.3.1 峡谷建重力坝的新特点22
• 1.3.2 重力坝抗震理论研究发展22-23
• 1.3.3 重力坝抗震研究方法23-26
• 1.4 本文的研究内容26-27
• 第二章 重力坝有限元静动力分析方法27-34
• 2.1 重力坝有限元静力分析方法27-28
• 2.2 重力坝动力分析的理论基础28-29
• 2.3 ANSYS软件简介29-34
• 第三章 重力坝平面静动力分析34-58
• 3.1 工程概况34-36
• 3.2 基本计算参数36-42
• 3.2.1 坝体混凝土力学参数36-37
• 3.2.2 基岩岩体力学参数37-38
• 3.2.3 抗剪强度指标38
• 3.2.4 静力荷载38-40
• 3.2.5 动力荷载40-42
• 3.2.6 荷载分项系数42
• 3.3 材料力学法静力分析42-48
• 3.3.1 计算荷载及工况43-44
• 3.3.2 应力结果分析44-46
• 3.3.3 抗滑稳定分析46-48
• 3.4 平面有限元法线弹性静动力分析48-57
• 3.4.1 计算荷载及工况48
• 3.4.2 有限元模型的建立48-49
• 3.4.3 自振特性分析49-52
• 3.4.4 坝体应力分析52-54
• 3.4.5 坝体位移分析54-55
• 3.4.6 抗滑稳定分析55-57
• 3.4.7 安全评价57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 重力坝三维动力特性和时程响应分析58-77
• 4.1 地震波的选取58-60
• 4.2 理论方法60-63
• 4.2.1 模态分析方法60-61
• 4.2.2 时程响应分析方法61-62
• 4.2.3 Rayleigh阻尼理论62-63
• 4.3 计算模型及地震动参数的确定63-64
• 4.4 坝体自振特性分析64-66
• 4.5 重力坝时程响应分析66-75
• 4.5.1 加速度响应分析66-67
• 4.5.2 位移响应分析67-71
• 4.5.3 应力响应分析71-75
• 4.6 本章小结75-77
• 第五章 结论与展望77-80
• 5.1 主要研究成果与结论77-79
• 5.2 研究展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：894861