论文题目: 高坝动水压力及气幕隔震机理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 隆文非
导师: 刘浩吾
关键词: 动水压力,大坝气幕隔震,大坝地震反应,动力相似,材料配方,振动台动力试验
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 坝库系统在地震时的相互作用是水工抗震设计的重要课题。研究大坝—库体—地基相互作用是当代高坝抗震分析的核心,难点在于大坝—库水相互作用或流固耦合问题,即动水压力问题。动水压力是危害坝体安全的一个不可忽视的重要因素,尤其是对高坝。弄清动水压力的分布规律,在工程抗震设计中,有针对性地采取符合科学原理的减震或隔震措施,对于提高大坝,尤其是强地震区高坝的抗震安全性具有重要的科学价值和实际意义。为此,本文密切结合国家自然科学基金项目(批准号:50379029),以动力试验为重点运用一系列数学、力学等理论在机理上对重力坝气幕隔震的“坝—库—地基—气幕系统”进行了深入研究,并进行了高拱坝气幕隔震的动力试验设计,提出了一些新思想、新方法。本文主要研究内容及其成果有: 1、首次完成了重力坝坝体—气幕—库体振动台模型试验,验证了高坝气幕隔震的理论分析和数值模拟的计算成果,进一步用动力试验手段揭示了大坝气幕隔震的机理以及抗震设计要点,表明模型试验的动水压力因气幕隔震的削减效果与数值模拟计算结果基本相符,有力地验证了高坝气幕隔震的科学意义和减震性能及其工程应用前景。2、从方程分析法和量纲分析法的角度,分析了“重力坝坝体—库体—气幕系统”的相似关系。针对气幕的工作机理和特点,抓住系统的关键因素和主要的相似要求,并考虑试验的精度及制作模型的技术措施,确定了龙滩重力坝坝体—库体—气幕系统的相似关系。3、根据模型材料的相似特性要求、模型材料的配比和力学特性,研制了龙滩重力坝坝体—库体—气幕系统中满足相似关系大型振动台模型试验的坝体模
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 概述
1.2 大坝动水压力及气幕隔震研究现状
1.2.1 动水压力的研究现状
1.2.2 坝体—库体—地基动力系统的研究现状
1.2.3 大坝气幕隔震的研究现状
1.2.4 模拟地震振动台试验研究现状
1.2.5 大坝抗震设计与隔震技术[95-96]
1.3 本文的研究方法和主要成果
1.4 小结
第2章 坝—库(地基)动力系统的数值模型及有限元格式
2.1 概述
2.2 坝—库(地基)动力系统的数值模型及其有限元格式
2.2.1 地震作用下的坝面动水压力
2.2.2 坝体的运动方程和离散有限元格式
2.2.3 坝库相互作用系统的耦合方程
2.2.4 地基模型有限元格式
2.2.5 坝水系统基频的求解方法
2.3 算例
2.4 小结
第3章 水工气幕隔震机理及其数值模型
3.1 概述
3.2 气幕的隔震机理
3.2.1 气体弹簧的粘弹性模型
3.2.2 气体弹簧的滞弹性模型
3.3 气幕—库水一维压力波模型
3.4 水工隔震气幕的动力模型
3.5 水工气幕的有限元模型
3.5.1 气幕单元刚度矩阵推导
3.5.2 气幕单元的体积模量
3.5.3 气幕隔震的有限元模型
3.6 算例
3.6.1 计算条件
3.6.2 计算结果及分析
3.7 小结
第4章 大坝动力模型试验相似问题的研究
4.1 概述
4.2 模型试验相似理论
4.2.1 相似条件
4.2.2 相似定理
4.2.3 弹性相似律
4.2.4 动力相似
4.2.5 相似法则与动力模型
4.3 相似分析
4.3.1 结构相似分析方法
4.3.2 振动台试验模型相似条件的确定
4.4 大坝动力模型相似关系推导
4.5 实例分析
4.5.1 重力坝动力模型相似关系
4.5.2 拱坝动力模型相似关系
4.6 相似问题
4.6.1 相似比例问题
4.6.2 相似误差问题
4.6.3 结构模型尺寸与材料
4.7 小结
第5章 模型材料研究
5.1 问题的提出
5.2 研究现状
5.3 模型材料的相似特性要求
5.4 模型材料的配比和力学特性
5.4.1 模型材料的骨料级配
5.4.2 模型材料的研制
5.4.3 模型材料的力学特性
5.5 应用实例
5.5.1 重力坝模型材料研制
5.5.2 拱坝模型材料研制
5.6 小结
第6章 龙滩重力坝动力分析及气幕隔震研究
6.1 工程概况
6.2 计算条件
6.3 振型分析
6.4 地震响应分析
6.4.1 计算工况
6.4.2 位移反应
6.4.3 加速度反应
6.4.4 坝体动应力反应
6.4.5 动水压力反应
6.4.6 讨论
6.5 重力坝气幕隔震研究
6.5.1 概述
6.5.2 计算方法与工况
6.5.3 气幕隔震对动水压力的影响
6.5.4 气幕隔震对位移的影响
6.5.5 气幕隔震时对加速度的影响
6.5.5 水工气幕隔震对坝面应力的影响性能
6.6 小结
第7章 重力坝气幕隔震振动台模型试验及分析
7.1 概述
7.2 试验研究背景
7.3 重力坝振动台试验的模型设计
7.3.1 模拟原理
7.3.2 模型设计
7.4 模型制作
7.5 重力坝模型振动台试验设计
7.5.1 试验振动台
7.5.2 振动台试验目的
7.5.3 振动台试验的一般程序
7.5.4 激振条件
7.5.5 试验工况
7.6 试验模型的数值模拟计算
7.7 主要试验研究结果
7.7.1 自振特性
7.7.2 动水压力响应
7.6.3 加速度反应
7.6.4 位移响应
7.6.5 应变测试结果
7.6.6 模型与原型的比较分析
7.7 小结
第8章 拱坝气幕隔震振动台试验模型设计
8.1 试验研究背景
8.2 拱坝原型地震反应分析
8.2.1 工程概况与计算条件
8.2.2 振型分析
8.2.3 地震反应分析
8.2.4 讨论
8.3 拱坝系统振动台试验的模型设计
8.3.1 模型分析
8.3.2 地震输入波
8.3.3 试验模型数值模拟计算
8.3.4 模型设计
8.4 小结
第9章 结论与展望
9.1 结论
9.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
声明
致谢
发布时间: 2006-05-12
参考文献
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