本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的混凝土重力壩有限元法靜動力分析

  更多相關(guān)文章： 混凝土重力壩 有限元 抗震安全 反應(yīng)譜法 動力特性 ANSYS

【摘要】：隨著我國水電事業(yè)的迅速發(fā)展以及混凝土重力壩筑壩技術(shù)的不斷提高,在水力資源豐富的西南和西北地區(qū)設(shè)計和修建了眾多混凝土重力壩,然而這些地區(qū)正是高烈度地震頻發(fā)的地區(qū)。在高烈度地震作用下,重力壩的抗震安全直接關(guān)系到下游地區(qū)人民生命財產(chǎn)的安全,因此對重力壩等擋水建筑物的抗震性能的研究具有重大的現(xiàn)實意義。本文以某大壩為例,采用三維有限元靜動力分析的方法,對高地震烈度下混凝土重力壩的靜動力特性及其抗震安全性進行了深入的研究和探討。本文簡單介紹了有限單元法和靜動力分析的理論基礎(chǔ)和計算方法,以及結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和論文中采用的反應(yīng)譜法,為論文的計算分析提供了理論依據(jù)。論文利用大型軟件ANSYS采用solid45(基巖)和solid65(大壩)單元建立了重力三維模型,對結(jié)構(gòu)進行靜力分析,分析了大壩在不同工況下的變形和應(yīng)力分布,得到:(1)大壩順河方向的位移和豎直方向的位移最大值均出現(xiàn)在壩頂。順河方向和豎直方向的位移都由壩底到壩頂逐步增大。橫河方向位移與順河方向和豎直方向位移不同,最大的位移出現(xiàn)在壩底。(2)大壩的順河向正應(yīng)力主要為壓應(yīng)力,在壩踵處出現(xiàn)小范圍的拉應(yīng)力集中。豎向正應(yīng)力主要為壓應(yīng)力,也在壩踵處和大壩上游壩面出現(xiàn)小范圍的拉應(yīng)力集中。采用模態(tài)分析的方法,分別計入和不計入庫水作用,分析大壩的自然振動頻率,振動周期以及結(jié)構(gòu)振型,得到:(1)在動水壓力的作用下,重力壩的正常水位振動頻率比空庫的振動頻率低,這主要是因為在壩體的剛度沒有發(fā)生變化的情況下,結(jié)構(gòu)的質(zhì)量增加導(dǎo)致大壩的振動頻率減小。(2)該壩正常水位下的第1階振型是以順河流方向振動為主,第2階振型是以豎直方向振動為主,第3階振型是以橫河方向振動為主,第4階振型則繞豎直方向左右輕微擺動,第5階振型以后發(fā)生扭動。采用振型分解反應(yīng)譜法對大壩進行動力計算,分析大壩的動力特性可知,在地震作用下的主要應(yīng)力為拉應(yīng)力,在壩址、壩踵以及壩頂處出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力集中,其數(shù)值超過了混凝土的抗拉容許值,需要采用增加混凝土強度或者適當(dāng)?shù)呐浣畹却胧﹣頊p小較大的應(yīng)力集中。本文聯(lián)系實際,其研究成果對設(shè)計類似工程具有一定的參考和借鑒價值。論文最后對所做工作進行了總結(jié),并提出進一步工作的發(fā)展方向和前景。
【關(guān)鍵詞】：混凝土重力壩 有限元 抗震安全 反應(yīng)譜法 動力特性 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV642.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究的目的及意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 混凝土重力壩研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-16
• 2 ANSYS軟件及混凝土重力壩的抗震分析方法介紹16-26
• 2.1 ANSYS分析軟件在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用介紹16-17
• 2.1.1 有限元方法的基本原理16
• 2.1.2 有限元法基本求解步驟16-17
• 2.1.3 有ANSYS的重力壩有限元分析17
• 2.2 重力壩的有限單元法網(wǎng)格劃分原則17-18
• 2.3 混凝土重力壩的抗震分析方法18-22
• 2.3.1 擬靜力法18-19
• 2.3.2 反應(yīng)譜分析法19-22
• 2.3.3 時程分析法22
• 2.4 影響地震的主要參數(shù)22-24
• 2.5 重力壩設(shè)計地震動參數(shù)24-26
• 3 混凝土重力壩建模及其靜力分析26-42
• 3.1 工程概況26-27
• 3.2 計算模型邊界條件及基本假定27
• 3.3 模型建立27-29
• 3.4 計算參數(shù)以及計算工況29-30
• 3.4.1 計算參數(shù)選取29
• 3.4.2 計算工況及荷載組合29-30
• 3.4.3 計算荷載30
• 3.5 重力壩有限元的靜力分析30-40
• 3.5.1 壩體位移分析31-34
• 3.5.2 壩體應(yīng)力分析34-40
• 3.6 小結(jié)40-42
• 4 混凝土重力壩反應(yīng)譜法動力分析42-69
• 4.1 計算模型與資料42-43
• 4.1.1 計算模型42
• 4.1.2 計算參數(shù)42-43
• 4.2 地震參數(shù)確定43-44
• 4.3 計算方法以及相關(guān)問題44-45
• 4.4 大壩振型特性分析45-49
• 4.5 反應(yīng)譜分析49-67
• 4.6 小結(jié)67-69
• 5 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69
• 5.2 展望69-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果75-76
• 致謝76-77

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本文編號：1009063