【摘要】：近年來(lái),我國(guó)大型水電項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)址多處于西南地震帶上,水電站的抗震設(shè)防一直是所有水電項(xiàng)目?jī)?yōu)先考慮并解決的問(wèn)題。在抗震計(jì)算時(shí)必須考慮半無(wú)限地基的輻射阻尼效應(yīng)和地震波的行波效應(yīng)。考慮這兩點(diǎn)的傳統(tǒng)做法是采用地震波從基礎(chǔ)底部垂直入射的方式來(lái)校核結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。對(duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)來(lái)說(shuō)這一假設(shè)是合理的,但是對(duì)于震源距離場(chǎng)址較近的地震波,其入射角度對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響不可忽略。本文采用粘彈性邊界模擬半無(wú)限地基,根據(jù)柱面波理論,簡(jiǎn)單推導(dǎo)了平面內(nèi)法向和平面內(nèi)切向粘彈性邊界的力學(xué)參數(shù),并且把斜入射地震波轉(zhuǎn)化為等效節(jié)點(diǎn)力的形式施加在粘彈性邊界上。同時(shí),為了考慮壩后式廠房在斜入射地震波作用下的動(dòng)力損傷,采用混凝土彈性損傷模型來(lái)描述混凝土在動(dòng)力荷載下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,并通過(guò)APDL語(yǔ)言二次開(kāi)發(fā)把此本構(gòu)關(guān)系嵌入地震波斜入射程序中。依托已建成的龍開(kāi)口水電站工程實(shí)例,基于ANSYS平臺(tái)建立了龍開(kāi)口水電站非溢流壩段的整體有限元模型。先對(duì)該有限元模型進(jìn)行彈性分析,經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)彈性動(dòng)力分析可知,廠壩整體模型的壩后式廠房上下游墻是應(yīng)力和位移的控制區(qū),對(duì)此部位的分析采用混凝土彈性損傷模型,有限元模型其余部位按彈性計(jì)算。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析后得到如下結(jié)論:(1)壩后式廠房上下游墻在P、SV波斜入射作用下與垂直入射作用下得到的變形和應(yīng)力有較大不同。(2)SV波入射角度越大,上下游墻體水平向位移幅值越小,豎直向位移幅值越大;P波入射角度越大,上下游墻體水平向位移幅值越大,豎直向位移幅值越小。(3)P、SV波斜入射作用下壩后式廠房上下游墻的損傷部位集中于上游墻體的墻底和高程為1260.4m處,以及下游墻體的墻底部位。(4)在上游墻高程1260.4m部位由于出現(xiàn)混凝土損傷單元,所以這個(gè)部位的動(dòng)應(yīng)力幅值出現(xiàn)突然增大現(xiàn)象。(5)P、SV波的傳播方向?qū)魏笫綇S房的動(dòng)力響應(yīng)有一定影響。本文的研究結(jié)論證實(shí)了考慮地震波斜入射作用的必要性和可行性,可為我國(guó)的壩后式水電站廠房抗震分析提供一定理論參考。
【圖文】：

圖１．１本文技術(shù)路線圖逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑

ｐ邋ｄｔ邐ｒ邐ｃｐ邋ｄｔ邋ｄｒ逡逑式（２．１８）可用彈簧、阻尼器和集中質(zhì)量單元組成的簡(jiǎn)單力學(xué)模型來(lái)模擬人工逡逑邊界條件，如圖２．１所示逡逑＼ｆ（ｔ）逡逑Ｋ＜＾逡逑ＪＬ邋ｍ邋ｗ逡逑圖２．１法向邊界力學(xué)模型逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｎｏｎｎａｌ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ逡逑根據(jù)動(dòng)力平衡微分方程分析可得圖２．１物理力學(xué)模型的元件系數(shù)為逡逑Ｍ邋＝２ｐｃ邋Ｃ邋＝邋ｐｃｐ邋Ｋ邋＝邋—邐（２．１９）逡逑其中／Ｗ表示外力時(shí)程。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于圖２．１的力學(xué)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，逡逑參照文獻(xiàn)１４１］可以將其簡(jiǎn)化為圖２．２所示的彈簧阻尼器并聯(lián)的元器件。逡逑Ｃｍ逡逑７７７／７７７＂逡逑圖２．２法向粘彈性人工邊界逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｎｏｍｉａｌ邋ｖｉｓｃｏｕｓ－ｓｐｒｉｎｇ邋ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ邋ｂｏｕｎｄａｒｙ逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV731.1;TV313

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