长岭水库拱坝加固前后三维有限元分析

论文摘要

砌石拱坝是水利工程中比较优良的坝型之一,有节省材料、能充分利用材料强度、可就地取材等优点,因此,在中小型水利工程中得到广泛的应用。除了继续兴建水库大坝外,随着早期兴建拱坝服役年限的增加,加固维修一些老坝也成为水利工作者们又一个新的课题,而且加固一座老坝有时比新建一座大坝更为复杂。本文介绍了拱坝常见的病害形式,详细阐述了拱坝常用的结构分析方法：纯拱法、拱冠梁法、有限单元法。并借助大型通用有限元软件ANSYS,对长岭水库砌石拱坝加固前后的应力、位移以及结构的动力特性(频率和振型)进行计算,通过对计算结果的对比分析加固方案的效果。对该拱坝的结构加固以及以后的拱坝结构计算研究提供参考。本文的主要研究内容,概括起来有以下几个方面：1.介绍了拱坝计算的传统方法和有限元计算方法的原理及其优缺点,并用有限元方法进行结构计算。2.运用大型有限元软件(ANSYS)模拟长岭水库砌石拱坝,并分析多工况下加固前的砌石拱坝的应力和位移状况。3.根据提出的砌石拱坝的加固方案,并运用有限单元法计算加固后的砌石拱坝的应力和位移状况,对比分析方案的加固效应。4.对比计算加固前后的结构动力特性(模态分析),为结构的动力分析和结构加固提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 拱坝的特点及发展概况
• 1.1.1 拱坝的发展概况
• 1.1.2 拱坝的特点
• 1.2 浆砌石拱坝的特点
• 1.2.1 浆砌石拱坝的工作特点
• 1.2.2 砌石拱坝的构造特点
• 1.3 浆砌石拱坝的常见病害及处理方法
• 1.3.1 浆砌石拱坝裂缝的成因及其处理方法
• 1.3.2 渗漏
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 拱坝的静力分析方法
• 2.1 拱坝静力分析方法一:纯拱法
• 2.2 拱坝静力分析方法二:拱冠梁法
• 2.3 拱坝静力分析方法三:有限元法
• 2.3.1 空间问题有限元分析原理
• 2.3.2 空间问题有限元分析在ANSYS中的实现
• 2.4 本章小结
• 3 长岭水库拱坝加固前后的静力分析
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 加固措施
• 3.2 长岭水库拱坝加固前的三维有限元法分析
• 3.2.1 模型的创建
• 3.2.2 网格划分
• 3.2.3 边界条件
• 3.2.4 计算工况
• 3.2.5 计算的基本参数
• 3.2.6 ANSYS计算结果
• 3.3 长岭水库拱坝加固后的三维有限元法分析
• 3.3.1 模型的创建
• 3.3.2 网格划分
• 3.3.3 边界条件
• 3.3.4 计算工况
• 3.3.5 计算的基本参数
• 3.3.6 ANSYS计算结果
• 3.4 长岭水库拱坝加固前后的对比分析
• 3.4.1 位移对比分析
• 3.4.2 应力对比分析
• 4 模态分析的原理及方法
• 4.1 模态分析的基本原理
• 4.1.1 单自由度体系的自由振动
• 4.1.2 两个自由度体系的自由振动
• 4.1.3 多自由度体系的自由振动
• 4.2 ANSYS在模态分析中的应用
• 4.2.1 ANSYS模态分析介绍
• 4.2.2 ANSYS模态分析步骤
• 5 长岭水库拱坝的模态分析
• 5.1 计算模型和计算参数
• 5.1.1 计算模型
• 5.1.2 工况组合与计算荷载
• 5.2 加固前后的模态分析
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简历
• 致谢