本文關(guān)鍵詞：沙牌碾壓混凝土拱壩抗震穩(wěn)定性分析

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【摘要】：伴隨著我國水利工程建設(shè)的迅猛發(fā)展和新型碾壓筑壩技術(shù)水平的快速提高，在水資源蘊藏量豐富的西南地區(qū)，一批高度在200~300m級的超高拱壩（如小灣拱壩292m，錦屏水電站305m）正在規(guī)劃設(shè)計或施工建設(shè)中，而這些地區(qū)又位于我國高烈度地震頻發(fā)區(qū)域，有的抗震設(shè)防烈度甚至達到Ⅺ度。在這些高烈度地區(qū)修建的高壩大庫，壩體的抗震性能將直接關(guān)系到下游地區(qū)的人民生命財產(chǎn)安全，其后果也將是災(zāi)難性的。因此，研究高地震烈度地區(qū)高壩大庫的抗震安全穩(wěn)定等問題至關(guān)重要。 本文依托沙牌碾壓混凝土拱壩為工程背景，沙牌拱壩原抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，卻抵抗了遠超其抗震設(shè)防烈度的8級汶川強烈地震（沙牌壩址區(qū)為Ⅷ度），表現(xiàn)出拱壩超強的承載能力。采用最大峰值地震加速度為0.2g，相當于Ⅷ度地震工況，對沙牌拱壩進行抗震安全復(fù)核。重點研究碾壓混凝土層間結(jié)合處薄弱層的存在對壩體抗震性能的影響，，利用通用有限元軟件ANSYS分別建立了不考慮碾壓混凝土層間結(jié)合處存在薄弱層模型Ⅰ和考慮碾壓混凝土層間結(jié)合處存在軟弱薄弱層的模型Ⅱ兩種拱壩有限元計算模型。首先采用模態(tài)分析方法比較了兩種模型分別在空庫、死水位及正常蓄水位工況下自振特性，得到不同水位工況下兩種計算模型的自振特性和振型分布規(guī)律；其次運用振型分解反應(yīng)譜法和動力時程分析法分別對兩種模型進行動力分析計算，對比分析了壩體在地震動響應(yīng)下的結(jié)果及其位移、應(yīng)力分布規(guī)律。計算結(jié)果表明，在邊界條件和荷載作用均相同的情況下考慮碾壓混凝土層間結(jié)合處存在軟弱薄弱層后，將使得壩體的位移和應(yīng)力變大，甚至?xí)^規(guī)范規(guī)定容許值，說明層間薄弱層的存在會降低壩體的整體穩(wěn)定性。 結(jié)合有限元模型靜、動力分析計算結(jié)果，按強度最不利應(yīng)力疊加原則和按穩(wěn)定最不利應(yīng)力疊加原則分別對沙牌拱壩進行抗震安全穩(wěn)定分析，由此所得拱壩靜、動綜合應(yīng)力分布結(jié)果。結(jié)果表明沙牌拱壩壩肩處為壩體抗震的薄弱部位。并依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果分別從設(shè)計、施工角度等方面提出相關(guān)抗震安全措施。 本文研究成果可對設(shè)計及類似工程提供一定的參考和借鑒。同時，對于高烈度地區(qū)的高壩大庫進行動態(tài)分析仍是非常復(fù)雜的問題，其動力分析中一些問題的處理還有待進一步的深入研究。
【關(guān)鍵詞】：碾壓混凝土拱壩 薄弱層 地震動響應(yīng) 抗震安全評價
【學(xué)位授予單位】：長春工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV642;TV312
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 主要符號表8-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的提出及研究意義和目的9-11
• 1.2 拱壩的抗震設(shè)計方法概述11-14
• 1.2.1 混凝土拱壩應(yīng)力分析研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 混凝土拱壩抗震動力計算方法12-13
• 1.2.3 振動臺動力模型試驗13-14
• 1.2.4 原型觀測現(xiàn)場試驗14
• 1.3 當前混凝土拱壩抗震動力分析中的重要問題研究進展14-16
• 1.3.1 壩體—地基—庫水動力相互作用14-15
• 1.3.2 壩體—地基體系內(nèi)各類縫面的非線性接觸問題15-16
• 1.4 本文的主要工作內(nèi)容16-18
• 第2章 拱壩抗震設(shè)計的動力學(xué)分析理論與方法18-25
• 2.1 結(jié)構(gòu)振動方程18-20
• 2.1.1 單自由度體系的振動方程18-19
• 2.1.2 多自由度體系在地震作用下的運動19-20
• 2.2 常見有限單元法動力分析類型和內(nèi)容20-22
• 2.2.1 振型分解反應(yīng)譜法理論與方法20-21
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時程分析法理論和方法21-22
• 2.3 動水附加質(zhì)量力的實現(xiàn)方式22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 沙牌碾壓混凝土拱壩反應(yīng)譜法動力分析25-47
• 3.1 工程概況25-27
• 3.2 汶川地震對沙牌拱壩的影響27-28
• 3.3 三維有限元模型的構(gòu)建及計算參數(shù)的確定28-33
• 3.3.1 有限元模型的構(gòu)建28-31
• 3.3.2 壩體地震動計算參數(shù)的確定31-32
• 3.3.3 對有限元模型問題的處理32-33
• 3.4 壩體的靜態(tài)分析33-36
• 3.5 壩體自振特性分析36-40
• 3.6 基于振型分解反應(yīng)譜法的地震響應(yīng)計算結(jié)果分析40-45
• 3.6.1 拱壩反應(yīng)譜地震動位移響應(yīng)分析與比較40-44
• 3.6.2 拱壩反應(yīng)譜地震動應(yīng)力響應(yīng)分析與比較44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-47
• 第4章 沙牌碾壓混凝土拱壩動力時程法分析47-54
• 4.1 地震波模型的選取與輸入47-48
• 4.2 模型計算特殊點的選取和靜動荷載處理48-49
• 4.3 分析計算結(jié)果49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第5章 沙牌拱壩抗震安全評價及抗震措施54-57
• 5.1 沙牌拱壩抗震安全評價54-55
• 5.2 抗震安全措施55-57
• 第6章 結(jié)論和展望57-60
• 6.1 結(jié)論57-58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻60-63
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果63-64
• 在學(xué)期間參加專業(yè)實踐及工程項目研究工作64-65
• 致謝65

【參考文獻】

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本文編號：796320