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基于时程分析法碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析

作　者: 余崇彬
导　师: 张立翔
学　校: 昆明理工大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 碾压混凝土重力坝动力特性有限元法抗滑稳定
分类号: TV642.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

西南地区是我国水能资源最为丰富的地区,但同时也是我国地震频发的地区,目前一批世界级的高碾压混凝土重力坝正在这些地区修建。在这种高烈度地震作用下,碾压混凝土重力坝的抗震安全直接关系到下游广大地区工农业生产和人民生命财产的安全,具有特别重大的现实意义。因此,本文采用有限元动力分析方法,对高地震烈度下碾压混凝土重力坝的动力特性及其抗震安全性进行了研究和探讨。主要做了以下几个方面的研究工作：1.介绍了动力响应基本理论、有限元法基本思想和有限元动力分析方法、动力时程分析法理论,并介绍了坝体沿建基面抗滑稳定分析方法。2.本文结合碾压混凝土重力坝实际工程,利用大型通用有限元软件ANSYS构建了其典型挡水坝段的三维有限元模型；对结构进行静力分析,分析主要部位的位移和应力分布,为动力分析打下基础。3.采用时程分析法对挡水坝段三维有限元模型进行了瞬态时程反应分析,时程动力计算结果和静力计算结果进行叠加,作为最后的计算成果。分析坝体位移和应力响应和变化规律,找出坝体在地震作用下的薄弱位置,并在计算基础上提出相应抗震防裂措施。4.按照现行水工建筑物抗震规范并参照现行建筑抗震规范,建立多种地震波输入模型,以重力坝单坝段模型为研究对象,对不同地震波输入模型下重力坝沿建基面的抗滑稳定性进行对比分析,验证抗滑稳定安全系数是否满足规范要求。本论文的工作紧密结合工程实际,以具体工程为研究背景,其研究成果对设计及类似工程具有一定的参考价值和指导意义。同时,高地震烈度下碾压混凝土重力坝的动态反应是非常复杂的问题,其动力分析中一些问题的处理还有待更进一步的研究。

全文目录

摘要 4-5ABSTRACT 5-7目录 7-9第一章绪论 9-18 1.1 研究的目的和意义 9-10 1.2 碾压混凝土重力坝的特点 10-12 1.2.1 重力坝的基本特点 10-11 1.2.2 碾压混凝土重力坝的发展 11-12 1.3 混凝土重力坝抗震分析方法 12-14 1.3.1 原型监测 12-13 1.3.2 物理模拟方法 13 1.3.3 动力计算方法 13-14 1.4 混凝土重力坝坝体应力分析方法现状 14-15 1.5 混凝土重力坝沿建基面的抗滑稳定分析方法 15-17 1.6 本文的主要工作 17-18第二章重力坝的抗震分析方法 18-32 2.1 结构的振动方程 18-20 2.1.1 单自由度体系的振动方程 18-19 2.1.2 多自由度体系的振动方程 19-20 2.2 有限元分析基本理论 20-22 2.3 重力坝动力分析反应谱法 22-25 2.4 重力坝地震反应的时程分析法 25-29 2.5 ANSYS软件简介 29-32第三章挡水坝段三维有限元静力分析 32-50 3.1 工程概况 32-33 3.2 有限元计算模型 33-34 3.3 材料参数与荷载组合 34-38 3.3.1 材料参数 34-36 3.3.2 静力荷载组合 36-38 3.4 静力计算中特殊问题的处理 38-39 3.5 静力计算坝体应力应变分析 39-48 3.5.1 位移分析 39-43 3.5.2 应力分析 43-48 3.6 本章小结 48-50第四章基于时程分析法碾压混凝土重力坝动力响应分析 50-69 4.1 设计地震加速度值的确定 50 4.2 地震波的选取 50-51 4.3 计算中特殊问题的处理 51-53 4.4 动力计算方法详述 53 4.5 时程动力响应计算成果分析 53-68 4.5.1 时程动力分析位移响应分析 54-58 4.5.2 时程动力分析应力响应分析 58-65 4.5.3 时程动力分析加速度响应分析 65-68 4.6 本章小结 68-69第五章基于时程分析法碾压混凝土重力坝沿建基面的抗滑稳定性分析 69-78 5.1 计算使用的方法 69-71 5.2 计算工况及地震波的选取 71-73 5.2.1 计算工况的确定 71-72 5.2.2 地震波的选取 72-73 5.3 计算结果的分析 73-77 5.4 本章小结 77-78第六章总结与展望 78-80 6.1 总结 78-79 6.2 展望 79-80致谢 80-81参考文献 81-85附录A 硕士期间发表论文 85-86附录B 第四章附图 86-91

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