本文關(guān)鍵詞：基于ABAQUS的混凝土高拱壩三維有限元靜動(dòng)力分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：拱壩具有結(jié)構(gòu)輕巧、造型美觀、超載能力強(qiáng)、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代水利工程高壩建設(shè)中。拱壩是一個(gè)復(fù)雜的空間殼體結(jié)構(gòu),其受力狀況十分復(fù)雜,壩體的應(yīng)力應(yīng)變性能是評(píng)價(jià)拱壩安全性的重要指標(biāo),研究復(fù)雜荷載作用下的拱壩變形及應(yīng)力變化規(guī)律,將對(duì)高拱壩結(jié)構(gòu)的安全性分析評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。本文根據(jù)拱壩的發(fā)展現(xiàn)狀及有限單元法靜動(dòng)力分析的基本理論和計(jì)算方法,基于彈塑性理論,應(yīng)用FEPG.GID軟件強(qiáng)大的三維參數(shù)化曲面建模功能,建立白鶴灘拱壩三維地基及拱壩實(shí)體模型,利用大型有限元分析軟件ABAQUS對(duì)其進(jìn)行三維有限元靜動(dòng)力分析與等效應(yīng)力計(jì)算分析。主要工作及研究結(jié)論如下:(1)將拱壩和地基視為一個(gè)整體,考慮彼此之間的相互作用。在靜力計(jì)算中采用彈塑性材料模擬壩體結(jié)構(gòu),考慮壩體自重、靜水壓力、溫升溫降、淤沙壓力等荷載的作用,進(jìn)行了復(fù)雜工況條件下的變形和受力特性分析。靜力分析結(jié)果表明,壩體較大拉壓應(yīng)力出現(xiàn)在壩體與地基交界面,在壩踵及壩趾區(qū)域容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象導(dǎo)致數(shù)值偏大。采用等效應(yīng)力方法消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。(2)動(dòng)力分析時(shí)采用無(wú)質(zhì)量地基進(jìn)行拱壩模態(tài)分析和動(dòng)力時(shí)程分析,研究壩體的自振特性和在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。通過(guò)模態(tài)分析可知,隨著庫(kù)水位不斷增加,由動(dòng)水壓力轉(zhuǎn)變的附加質(zhì)量也相應(yīng)增大,拱壩的自振頻率逐步減小。動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)果表明,有橫縫及無(wú)橫縫的壩體主拉應(yīng)力均滿(mǎn)足規(guī)范要求的拉應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn),但是有橫縫壩體下游壩趾處局部區(qū)域的主壓應(yīng)力大于規(guī)范規(guī)定的壓應(yīng)力控制指標(biāo),可以采取配置鋼筋、提高混凝土標(biāo)號(hào)等措施用以增強(qiáng)該部位的抗壓性。在考慮橫縫非線(xiàn)性時(shí),橫縫最大張開(kāi)度常發(fā)生在靠近左右岸的壩塊及中部壩段部位,有必要對(duì)這些部位進(jìn)行分析研究。(3)本文基于混凝土高拱壩工程實(shí)例,采用ABAQUS的三維有限元分析方法得出的位移應(yīng)力、結(jié)構(gòu)自振和動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果規(guī)律性較好,該成果不僅對(duì)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)及建設(shè)具有實(shí)際指導(dǎo)作用,而且對(duì)同類(lèi)工程具有參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：混凝土高拱壩 白鶴灘 等效應(yīng)力 有限元 應(yīng)力分析
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TV642.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 拱壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外拱壩的研究進(jìn)展10-12
• 1.3 拱壩的應(yīng)力分析方法12-13
• 1.4 問(wèn)題的提出及論文的主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 2 有限單元法靜動(dòng)力分析理論和方法15-26
• 2.1 有限元靜態(tài)計(jì)算基本理論15-16
• 2.2 有限元?jiǎng)恿τ?jì)算基本理論16-21
• 2.2.1 地震動(dòng)力方程16-18
• 2.2.2 拱壩地震應(yīng)力分析的有限元法18-21
• 2.3 拱壩有限元等效應(yīng)力計(jì)算理論21-24
• 2.3.1 有限元等效應(yīng)力的基本概念21-22
• 2.3.2 有限元等效應(yīng)力計(jì)算原理22-24
• 2.3.3 等效應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 3 有限元計(jì)算軟件ABAQUS簡(jiǎn)介26-29
• 3.1 有限元分析軟件概述26
• 3.2 ABAQUS有限元軟件介紹26
• 3.3 ABAQUS在水利工程中的應(yīng)用26-27
• 3.4 動(dòng)力時(shí)程分析法在ABAQUS中的應(yīng)用27-28
• 3.5 本章小結(jié)28-29
• 4 混凝土高拱壩整體模型構(gòu)建及靜力分析29-65
• 4.1 工程概況29
• 4.2 壩址地形地質(zhì)條件29-30
• 4.3 拱壩基本資料30-32
• 4.3.1 拱壩幾何參數(shù)30-31
• 4.3.2 拱壩材料物理力學(xué)參數(shù)31-32
• 4.4 作用荷載及計(jì)算工況32-36
• 4.4.1 作用荷載32-35
• 4.4.2 計(jì)算工況35-36
• 4.5 拱壩模型的建立36-41
• 4.5.1 FEPG.GID拱壩實(shí)體建模36-39
• 4.5.2 拱壩有限元計(jì)算模型39-41
• 4.6 靜力荷載作用下拱壩有限元計(jì)算結(jié)果及分析41-59
• 4.6.1 拱壩溫度荷載作用下的分析結(jié)果41-45
• 4.6.2 校核水位溫升工況下拱壩靜力分析結(jié)果45-48
• 4.6.3 正常水位溫升工況下拱壩靜力分析結(jié)果48-51
• 4.6.4 正常水位溫降工況下拱壩靜力分析結(jié)果51-54
• 4.6.5 死水位溫升工況下拱壩靜力分析結(jié)果54-57
• 4.6.6 拱壩靜力分析結(jié)論57-59
• 4.7 拱壩有限元等效應(yīng)力計(jì)算成果分析59-63
• 4.8 本章小結(jié)63-65
• 5 混凝土拱壩動(dòng)力分析65-92
• 5.1 計(jì)算模型與計(jì)算參數(shù)65-69
• 5.1.1 有限元?jiǎng)恿τ?jì)算模型65-67
• 5.1.2 計(jì)算參數(shù)67-69
• 5.2 壩體模態(tài)計(jì)算結(jié)果與分析69-74
• 5.3 壩體地震荷載作用下的時(shí)程分析74-89
• 5.3.1 無(wú)縫模型結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)分析74-77
• 5.3.2 有橫縫模型結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)分析77-80
• 5.3.3 無(wú)縫模型壩體結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析80-82
• 5.3.4 有縫模型壩體結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析82-86
• 5.3.5 拱壩動(dòng)力分析等效應(yīng)力計(jì)算成果86-89
• 5.4 考慮拱壩非線(xiàn)性的橫縫開(kāi)度分析89-90
• 5.5 本章小結(jié)90-92
• 6 結(jié)論與展望92-95
• 6.1 結(jié)論92-93
• 6.2 展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-97
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及參與項(xiàng)目97-98
• 致謝98

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本文編號(hào)：434790