库水—坝体—无限地基系统中坝体的动态开裂研究

发布时间：2019-09-25 09:13

【摘要】：近年来我国经济总量、技术水平和科学理论得到了迅速的发展,为了缓解国内能源紧缺的问题,新建了三峡水坝、二滩水坝和丹江口水利枢纽等一大批大型水坝。在正常蓄水情况下,这些大型水坝能够满足正常使用的需求。然而,我国近年自然气候异常,洪水和地震等恶劣自然灾害频发,在上述极端情况下,这些大型水利工程一旦发生破坏必然对下游生态环境和人民生命财产安全产生巨大威胁。因此,研究地震荷载作用下库水-坝体-无限地基系统的破坏过程和失效方式具有重要意义。该论文基于扩展有限元法、附加质量法和无限元法的基本原理,通过ABAQUS、MATLAB和FROTRAN编译器等软件,结合工程实际情况,进行了如下研究工作:(1)基于扩展有限元基本理论模拟了水压超载过程中重力坝坝颈和坝踵裂纹的开裂过程,在计算过程中,水位的超载过程视为静力加载过程,考虑裂纹内不同水压力分布情况对于坝体开裂过程的影响,得到了裂纹开裂路径和裂纹初始开裂角。计算结果表明裂纹内不同水压分布对于重力坝坝颈裂纹开裂影响较小,但对于坝踵裂纹影响较大,且裂纹内均布水压模型的初始开裂角最大。(2)研究了地震荷载作用下,重力坝坝颈裂纹、坝踵初始裂纹以及主次裂纹动态开裂过程。通过设定不同长度的坝踵裂纹,得到了坝体各部位的裂纹扩展路径以及单一坝体坝颈裂纹、坝踵裂纹和主次裂纹的裂纹发展规律。(3)模拟了库水-坝体-无限地基系统中重力坝坝颈和坝踵的开裂过程及主次裂纹的相互影响。采用无质量地基模型和半无限地基模型研究了无限地基对于重力坝各部位开裂的影响,得到了不同初始裂纹条件下库水-坝体-无限地基系统中坝体各位置的开裂路径,并得到了坝体系统中重力坝的破坏模式和裂纹扩展规律。与单一坝体模型对比,表明无限地基作用的模型开裂程度和坝顶相对位移明显减小,且半无限地基模型的地震响应小于无质量地基模型。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV223;TV313;O346.1

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本文编号：2541363