本文選題：梯級水庫 + 泄水建筑物��； 參考：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：梯級水庫群具有相互聯(lián)系相互制約的關(guān)系,一旦上游水庫失事,將會對下游梯級水庫造成嚴(yán)重的影響。石漫灘水庫與田崗水庫是淮河上游洪河支流滾河上的兩座連壩擋水建筑物,石漫灘水庫攔河壩為全斷面碾壓混凝土重力壩,田崗水庫為均質(zhì)土壩,壩頂不能溢流。壩體的應(yīng)力應(yīng)變性能是評價重力壩安全性的重要指標(biāo),研究基本荷載作用下重力壩的應(yīng)力變化規(guī)律,評價工程結(jié)構(gòu)安全性,對研究汛期非常洪水來臨時石漫灘水庫洪水下泄到田崗水庫對大壩造成的威脅具有非常重要的意義。本文根據(jù)碾壓混凝土重力壩的工作特點和有限單元法應(yīng)力分析的基本理論,運用ANSYS Workbench軟件進(jìn)行有限元分析,建立了石漫灘重力壩三維溢流壩段和非溢流壩段仿真模型,并對其進(jìn)行了應(yīng)力分析;研究了石漫灘水庫洪水過程下的泄洪規(guī)律與下游河道非恒定流的洪水演進(jìn),運用求解圣·維南方程組的矩形網(wǎng)格差分法建立了數(shù)學(xué)模型,使用MATLAB語言對洪水演進(jìn)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,其主要研究結(jié)論如下:(1)壩體靜力分析采用超單元剖分技術(shù)自動生成八結(jié)點六面體單元,在設(shè)計洪水位、校核洪水位、平壩頂水位三種計算工況下非溢流壩和溢流壩的應(yīng)力分布均符合一般規(guī)律,即壩體最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在壩趾,最大拉應(yīng)力(最小壓應(yīng)力)出現(xiàn)在壩踵,且隨著上游水位的升高,應(yīng)力值增大。(2)非溢流壩段在三種計算工況下的壩踵垂直正應(yīng)力,其拉應(yīng)力區(qū)范圍均小于壩體寬度的7%,滿足規(guī)范要求;溢流壩段在設(shè)計洪水位和校核洪水位工況下壩踵垂直正應(yīng)力拉應(yīng)力區(qū)范圍也小于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值,但溢流壩段在平壩頂洪水位工況下的壩踵垂直正應(yīng)力拉應(yīng)力區(qū)范圍達(dá)到7.49%,不滿足規(guī)范要求。(3)根據(jù)石漫灘水庫的泄洪規(guī)則,運用MATLAB編程,采用四次迭代,求出下泄洪水過程線作為河道洪水演進(jìn)的初始條件,建立差分格式的圣·維南方程組數(shù)學(xué)模型,計算了每一時刻各斷面上流量及洪水水位等因素曲線。(4)運用工程實例,對洪水演進(jìn)模型進(jìn)行了驗證,分析表明模擬值與實測值結(jié)果具有較好的適用性。
[Abstract]:The cascade reservoir group has the relationship of interrelation and mutual restriction. Once the upstream reservoir is wrecked, it will have serious influence on the downstream cascade reservoir. Shimantan reservoir and Tiangang reservoir are two dam-retaining structures on the tributary of Huai River. The dam of Shimantan reservoir is a full-section roller compacted concrete gravity dam, and Tiangang reservoir is a homogeneous earth dam, the top of the dam can not be overflowing. The stress-strain behavior of dam body is an important index to evaluate the safety of gravity dam. The stress variation law of gravity dam under basic load is studied and the safety of engineering structure is evaluated. It is of great significance to study the threat to the dam caused by the flood discharge from the Shimantan reservoir to the Tiangang reservoir when the flood season is coming. According to the working characteristics of RCC gravity dam and the basic theory of finite element method stress analysis, the simulation model of 3D overflow dam and non-overflow dam section of Shimantan gravity dam is established by using ANSYS Workbench software. The stress analysis was carried out, the flood discharge law of Shimantan reservoir and the flood routing of unsteady flow in the downstream river were studied, and the mathematical model was established by using the rectangular grid difference method to solve the equations of Saint Venan. The numerical simulation of flood routing process is carried out by using MATLAB language. The main conclusions are as follows: 1) the static analysis of the dam body automatically generates eight node hexahedron elements by using the technique of superelement dissection. The flood level is designed and checked. The stress distribution of the non-spillway dam and the spillway dam under three calculating conditions of the top water level of the horizontal dam accords with the general law, that is, the maximum compressive stress of the dam body appears at the toe of the dam, the maximum tensile stress (the minimum compressive stress) appears at the dam heel, and with the rising of the upstream water level, the maximum tensile stress appears at the dam heel. The vertical normal stress of the dam heel of the non-spillway dam section under three calculation conditions is smaller than that of the dam body width in the range of the tensile stress zone, which meets the requirements of the code. Under the conditions of design flood level and check flood water level, the range of vertical normal stress tensile stress zone of dam heel is also smaller than the value specified in the code. However, the range of vertical normal stress tensile stress zone of spillway section under the condition of horizontal dam top flood level reaches 7.49, which does not meet the requirements of the code. (3) according to the flood discharge rules of Shimantan reservoir, the MATLAB is used to program, and four iterations are adopted. As the initial condition of river flood routing, a mathematical model of Saint Venant equations with difference scheme is established, and the factor curves such as discharge and flood water level on each section at every moment are calculated. The model of flood routing is verified and the analysis shows that the simulated value and the measured value have good applicability.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TV122

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本文編號：1973183