混凝土重力坝整体抗震安全性研究

论文摘要

随着我国水利水电事业的蓬勃发展和混凝土重力坝技术的迅速提高,在水力资源丰富的西南和西北地区正在设计修建众多高碾压混凝土重力坝,而这些地区正是高烈度地震频发地区。在这种高烈度地震作用下,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。本文以西南某水电站为例,采用三维有限元静动力分析方法,对高地震烈度下高碾压混凝土重力坝的动力特性及其抗震安全性进行了深入的研究和探讨。主要做了以下几个方面的研究工作。1.阅读国内外相关文献,综述了混凝土重力坝的发展情况,介绍了混凝土重力坝的设计理论以及抗震研究方法。2.简单介绍了地震动力方程,重力坝的有限元动力分析技术以及重力坝的抗震特性,为论文计算分析提供理论依据。3.利用大型通用有限元软件ANSYS构建了金沙江梨园水电站碾压混凝土重力坝的整体有缝三维有限元模型,计算不同工况下重力坝的应力应变,得到重力坝静力计算应力应变的一般规律。4.对梨园重力坝各坝段进行模态分析,分别计入库水和不计入库水的作用,分析大坝的各坝段的自振频率,自振周期以及结构各阶振型,对大坝自身动力特性进行深入分析。5.采用振型分解反应谱法对重力坝各坝段进行动力计算,依据规范考虑了顺河向以及竖向地震的激励作用,对计算结果进行分析对比了各坝段的动力响应,为坝体的抗震设计提供了参考,评价了大坝的抗震安全性。6.采用时程动力法对整体分缝重力坝进行动力计算,分析了坝体位移及应力随着地震荷载时间历程的变化情况,同时就应力位移变化趋势与反应谱法动力响应分析做出了对比。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较大的参考和借鉴价值。同时,高地震烈度下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不断的深入研究。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 混凝土重力坝设计理论
• 1.3 混凝土重力坝抗震研究方法概述
• 1.4 本文的主要工作内容和方法
• 第二章 重力坝的动力分析理论基础
• 2.1 地震动力方程
• 2.2 重力坝的有限元动力分析
• 2.3 重力坝的抗震特性
• 第三章 重力坝整体建模及静力分析
• 3.1 工程概况
• 3.2 重力坝坝体结构布置
• 3.3 计算参数及计算工况
• 3.4 有限元模型的建立
• 3.5 重力坝整体非线性弹塑性有限元静力分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 重力坝反应谱动力分析
• 4.1 计算模型与计算资料
• 4.2 设计地震动参数确定
• 4.3 计算方法及相关问题处理
• 4.4 各坝段自振特性分析
• 4.5 反应谱计算结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 重力坝整体时程动力法分析
• 5.1 地震波模型的选取
• 5.2 计算模型及动荷载处理
• 5.3 地震动输入
• 5.4 计算成果分析
• 5.5 时程分析结果与反应谱分析结果比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附图
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢