基于ANSYS的混凝土重力壩有限元法靜動(dòng)力分析.pdf

1、隨著我國(guó)水電事業(yè)的迅速發(fā)展以及混凝土重力壩筑壩技術(shù)的不斷提高，在水力資源豐富的西南和西北地區(qū)設(shè)計(jì)和修建了眾多混凝土重力壩，然而這些地區(qū)正是高烈度地震頻發(fā)的地區(qū)。在高烈度地震作用下，重力壩的抗震安全直接關(guān)系到下游地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，因此對(duì)重力壩等擋水建筑物的抗震性能的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以某大壩為例，采用三維有限元靜動(dòng)力分析的方法，對(duì)高地震烈度下混凝土重力壩的靜動(dòng)力特性及其抗震安全性進(jìn)行了深入的研究和探討。
　　本文簡(jiǎn)單

2、介紹了有限單元法和靜動(dòng)力分析的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法，以及結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和論文中采用的反應(yīng)譜法，為論文的計(jì)算分析提供了理論依據(jù)。論文利用大型軟件ANSYS采用solid45（基巖）和solid65（大壩）單元建立了重力三維模型，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，分析了大壩在不同工況下的變形和應(yīng)力分布，得到：
　?。?）大壩順河方向的位移和豎直方向的位移最大值均出現(xiàn)在壩頂。順河方向和豎直方向的位移都由壩底到壩頂逐步增大。橫河方向位移與順河方向和豎直方向

3、位移不同，最大的位移出現(xiàn)在壩底。
　?。?）大壩的順河向正應(yīng)力主要為壓應(yīng)力，在壩踵處出現(xiàn)小范圍的拉應(yīng)力集中。豎向正應(yīng)力主要為壓應(yīng)力，也在壩踵處和大壩上游壩面出現(xiàn)小范圍的拉應(yīng)力集中。
　　采用模態(tài)分析的方法，分別計(jì)入和不計(jì)入庫(kù)水作用，分析大壩的自然振動(dòng)頻率，振動(dòng)周期以及結(jié)構(gòu)振型，得到：
　?。?）在動(dòng)水壓力的作用下，重力壩的正常水位振動(dòng)頻率比空庫(kù)的振動(dòng)頻率低，這主要是因?yàn)樵趬误w的剛度沒(méi)有發(fā)生變化的情況下，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量增加導(dǎo)

4、致大壩的振動(dòng)頻率減小。
　?。?）該壩正常水位下的第1階振型是以順河流方向振動(dòng)為主，第2階振型是以豎直方向振動(dòng)為主，第3階振型是以橫河方向振動(dòng)為主，第4階振型則繞豎直方向左右輕微擺動(dòng)，第5階振型以后發(fā)生扭動(dòng)。
　　采用振型分解反應(yīng)譜法對(duì)大壩進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，分析大壩的動(dòng)力特性可知，在地震作用下的主要應(yīng)力為拉應(yīng)力，在壩址、壩踵以及壩頂處出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力集中，其數(shù)值超過(guò)了混凝土的抗拉容許值，需要采用增加混凝土強(qiáng)度或者適當(dāng)?shù)呐浣畹却胧?/p>