發(fā)布時(shí)間：2017-10-10 23:01

  本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的混凝土重力壩有限元法靜動(dòng)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(dòng)力特性 ANSYS

【摘要】：隨著我國(guó)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(jì)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(cái)產(chǎn)的安全,因此對(duì)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(shí)意義。本文以某大壩為例,采用三維有限元靜動(dòng)力分析的方法,對(duì)高地震烈度下混凝土重力壩的靜動(dòng)力特性及其抗震安全性進(jìn)行了深入的研究和探討。本文簡(jiǎn)單介紹了有限單元法和靜動(dòng)力分析的理論基礎(chǔ)和計(jì)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(jì)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(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jì)入和不計(jì)入庫(kù)水作用,分析大壩的自然振動(dòng)頻率,振動(dòng)周期以及結(jié)構(gòu)振型,得到:(1)在動(dòng)水壓力的作用下,重力壩的正常水位振動(dòng)頻率比空庫(kù)的振動(dòng)頻率低,這主要是因?yàn)樵趬误w的剛度沒(méi)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(dòng)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(dòng)為主,第2階振型是以豎直方向振動(dòng)為主,第3階振型是以橫河方向振動(dòng)為主,第4階振型則繞豎直方向左右輕微擺動(dòng),第5階振型以后發(fā)生扭動(dòng)。采用振型分解反應(yīng)譜法對(duì)大壩進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算,分析大壩的動(dòng)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(guò)了混凝土的抗拉容許值,需要采用增加混凝土強(qiáng)度或者適當(dāng)?shù)呐浣畹却胧﹣?lái)減小較大的應(yīng)力集中。本文聯(lián)系實(shí)際,其研究成果對(duì)設(shè)計(jì)類似工程具有一定的參考和借鑒價(jià)值。論文最后對(duì)所做工作進(jìn)行了總結(jié),并提出進(jìn)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(dòng)力特性 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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?jī)?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(shí)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(jì)地震動(dòng)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(jì)算模型邊界條件及基本假定27
• 3.3 模型建立27-29
• 3.4 計(jì)算參數(shù)以及計(jì)算工況29-30
• 3.4.1 計(jì)算參數(shù)選取29
• 3.4.2 計(jì)算工況及荷載組合29-30
• 3.4.3 計(jì)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(dòng)力分析42-69
• 4.1 計(jì)算模型與資料42-43
• 4.1.1 計(jì)算模型42
• 4.1.2 計(jì)算參數(shù)42-43
• 4.2 地震參數(shù)確定43-44
• 4.3 計(jì)算方法以及相關(guān)問(wèn)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(xiàn)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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