考虑温度荷载的高拱坝静动力分析与影响因素

发布时间：2017-09-25 19:08

  本文关键词：考虑温度荷载的高拱坝静动力分析与影响因素

  更多相关文章： 高拱坝 温度载荷 温度应力 有限元 抗震分析

【摘要】：拱坝是一种通用的坝型,在水工结构工程建设中常被国内外广泛采用,大体积混凝土结构的温度应力及温度控制问题,是近年来普遍关注的问题,在工程实际应用中是非常重要的问题。由于拱坝的体型与其他坝型相比,结构和几何形状较为复杂。用有限元分析原理计算分析混凝土拱坝的温度场和应力场,是拱坝设计的主要方法。准确计算运行期拱坝的温度荷载对于准确评价高拱坝的抗裂安全度,保障高拱坝的安全运行具有重要意义。在工程中,抗震性能分析已经成为关键问题,考虑温度荷载混凝土拱坝的抗震分析是拱坝安全评价的重要内容,本文结合实际工程项目对论文算例中的混凝土拱坝进行静动力三维有限元分析,基于ANSYS采用有限元法对考虑温度荷载高混凝土拱坝的应力和位移做了分析。主要的工作内容如下：(1)建立了算例拱坝的三维有限元分缝模型,详细分析了拱坝的温度场边界条件和初始条件,本文应用热传导理论和热-结构耦合理论以及三维有限元法,用通用有限元软件ANSYS对三维有限元模型进行数值模拟计算。结果表明：最大径向位移与空气温度呈负相关关系,温度升高,对坝肩稳定不利,对应力有利,坝体最大径向位移减小,温度降低,对坝肩稳定有利,对应力不利,坝体最大径向位移增大。(2)对算例拱坝进行了线弹性力学分析,模拟其温度场边界条件和初始条件,在温度场分析的基础上,进一步进行了应力分析,得到线弹性体坝体在自重、水压力、泥沙压力和温度荷载作用下应力场的发展变化过程,计算分析由温度变化产生的变形及应力。以通用工程仿真分析软件ANSYS为平台,编制了混凝土拱坝运行期稳态和瞬态温度场和应力场的仿真分析程序,具有实时仿真和预测的功能,并且有较好的通用性。(3)考虑温度荷载高拱坝静动力分析,对算例混凝土拱坝建立三维有限元模型,基于波动基本理论,研究了谱分析理论和时程分析理论,用有限元动力分析方法基于ANSYS参数化设计语言APDL编制了反应谱分析和地震动力时程分析求解程序,考虑坝一地基的动力相互作用,进行了静、动力计算分析,研究了拱坝的自振特性和地震响应。从计算结果中总结出拱坝动应力分布情况、振型分布规律及地震动作用下对坝体产生的影响等,最后总结出拱坝抗震措施方面的建议。
【关键词】：高拱坝 温度载荷 温度应力 有限元 抗震分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV31;TV642.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-17
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 温度荷载对拱坝影响研究的现状11-12
• 1.2.2 拱坝的抗震及地震响应分析研究的现状12-14
• 1.3 拱坝温度场主要研究方法14
• 1.4 本文主要工作内容和方法14-17
• 2 温度场和应力场有限元计算理论方法17-27
• 2.1 热传导基本理论17-20
• 2.1.1 导热方程17-19
• 2.1.2 几种不同温度场的概念19-20
• 2.2 混凝土温度场的初始条件和边界条件20-22
• 2.3 混凝土的热学性能22
• 2.4 温度场和应力场有限元计算22-26
• 2.4.1 稳定温度场有限元计算22-23
• 2.4.2 非稳定温度场有限元计算23
• 2.4.3 温度应力有限元计算23-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 拱坝温度场和应力场三维有限元模型计算27-61
• 3.1 某拱坝工程概况及有限元模型27-29
• 3.1.1 工程概况27
• 3.1.2 有限元模型27-29
• 3.2 拱坝稳态温度场三维有限元模型计算29-39
• 3.2.1 混凝土拱坝稳态温度场的边界条件29-32
• 3.2.2 计算参数32-35
• 3.2.3 拱坝三维有限元温度场分析计算结果35-37
• 3.2.4 与设计规范温度荷载的计算结果比较37-39
• 3.3 拱坝三维有限元模型位移和应力计算39-51
• 3.3.1 计算参数及计算工况39-40
• 3.3.2 拱坝的热-结构耦合分析40-41
• 3.3.3 位移和应力计算结果41-51
• 3.4 拱坝瞬态热分析51-59
• 3.4.1 混凝土拱坝瞬态温度场分析的初始条件和边界条件51-55
• 3.4.2 混凝土拱坝瞬态温度场计算过程55-56
• 3.4.3 混凝土拱坝瞬态温度场计算结果56-59
• 3.5 本章小结59-61
• 4 拱坝三维有限元反应谱分析61-79
• 4.1 反应谱分析法的基本理论61-62
• 4.2 拱坝静力计算结果及分析62-64
• 4.3 拱坝抗震设计的反应谱法计算分析64-78
• 4.3.1 设计地震动参数64
• 4.3.2 反应谱64-66
• 4.3.3 抗震计算工况及荷载组合66-67
• 4.3.4 模态分析67-77
• 4.3.5 反应谱计算结果分析77-78
• 4.4 本章小结78-79
• 5 拱坝三维有限元时程分析79-89
• 5.1 拱坝动力分析的有限单元法79-80
• 5.1.1 运动方程79
• 5.1.2 求解方法79
• 5.1.3 积分时间步长79
• 5.1.4 地震波的输入79-80
• 5.2 拱坝时程分析计算80-85
• 5.2.1 计算条件及工况80
• 5.2.2 输入的地震波80-85
• 5.3 拱坝时程分析计算结果85-88
• 5.3.1 拱坝加速度、速度和位移响应时程分析85-86
• 5.3.2 拱坝应力响应时程分析86-88
• 5.4 抗震措施及安全评价88
• 5.5 本章小结88-89
• 6 结论与展望89-91
• 6.1 结论89
• 6.2 展望89-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 温馨;王鹏;;拱坝设计应力分析方法现状分析[J];金田;2013年06期

2 刘毅;张国新;王继敏;周钟;;特高拱坝施工期数字监控方法、系统与工程应用[J];水利水电技术;2012年03期

3 贾金生;袁玉兰;郑璀莹;马忠丽;;中国水库大坝统计和技术进展及关注的问题简论[J];水力发电;2010年01期

4 宋永嘉;丰帅;;碾压混凝土坝温控防裂探讨[J];中国水运(下半月);2009年01期

5 陈厚群;;坝址地震动输入机制探讨[J];水利学报;2006年12期

6 周建平;杨泽艳;陈观福;;我国高坝建设的现状和面临的挑战[J];水利学报;2006年12期

7 李守义,赵基花;碾压混凝土重力坝温度场与温度徐变应力仿真分析[J];西安理工大学学报;2004年01期

8 张宇鑫,黄达海,宋玉普;模拟混凝土跳仓浇筑的高拱坝温度应力仿真分析[J];中国港湾建设;2002年04期

9 黄达海,宋玉普,赵国藩;碾压混凝土坝温度徐变应力仿真分析的进展[J];土木工程学报;2000年04期

10 潘家铮,陈式慧;关于高拱坝建设中若干问题的探讨[J];科技导报;1997年02期

，

本文编号：919057