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碾压式混凝土重力坝抗震仿真分析

作　者: 崔佳佳
导　师: 宿辉
学　校: 河北工程大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 碾压式混凝土重力坝地震反应特性应力位移
分类号: TV312
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

利用大型通用有限元软件ANSYS结合了工程实例,模拟地震方式,计算分析了碾压式混凝土重力坝整体结构的应力和位移的分布情况,同时也分析了重力坝的动力特性和在地震作用下的动力响应及其分布规律。并在此基础上对坝体的抗震安全性进行了更深入的探讨和研究,进行了抗震安全性评价,简单介绍了动力分析中多自由体系的振动方程,结构自振分析以及有限元法的基本思想、反应谱法和时程动力法的基本理论和求解步骤,为论文计算分析提供理论依据；再利用大型通用有限元软件ANSYS构建了某水电站碾压混凝土重力坝3、4号溢流坝段群的三维有限元模型；采用子空间迭代法对模型进行模态分析,获取其自振频率、自振周期及结构振型,对大坝的动力特性进行了深入的认识；然后采用振型分解反应谱法进行动力计算,分析了模型中坝体的地震动力响应及其分布规律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 意义和目的  8-9
  1.2 碾压式混凝土重力坝的设计理论  9-11
    1.2.1 应力分析方法的发展  9-10
    1.2.2 稳定分析方法的发展  10-11
  1.3 碾压式混凝上重力坝抗震研究方法概述  11-14
    1.3.1 原型观测法  11
    1.3.2 动力模型试验法  11-12
    1.3.3 动力数值计算法  12-14
  1.4 碾压式混凝土重力坝应力的发展现状  14-16
    1.4.1 有限单元法  14-15
    1.4.2 有限元理论在分析中的应用  15-16
    1.4.3 重力坝抗震计算动力分析方法的发展  16
  1.5 碾压式混凝土重力坝在实际工程中存在的一些问题  16-17
    1.5.1 坝体——地基的动力相互作用以及地震输入  16-17
    1.5.2 地震作用的不确定性和抗震可靠度分析  17
  1.6 主要工作内容和方法  17-19
第2章重力坝结构分析的理论基础  19-33
  2.1 有限元基本理论  19-23
    2.1.1 弹性力学基本方程和虚位移原理  19-22
    2.1.2 整体坐标系下的单元刚度矩阵与等效荷载列向量  22
    2.1.3 总体刚度矩阵和结构总荷载列向量  22-23
  2.2 运动方程  23-24
    2.2.1 动力学问题基本方程  23
    2.2.2 运动方程的建立  23-24
  2.3 振动叠加法求解结构动力反应  24-27
    2.3.1 用振型叠加法将运动方程转换到正则振型坐标系  25-26
    2.3.2 求解单自由度系统振动方程  26
    2.3.3 振型叠加得到系统响应  26-27
    2.3.4 振型叠加法的性质和特点  27
  2.4 直接积分进行结构动力响应时辰分析  27-29
    2.4.1 中心差分法  27-28
    2.4.2 纽马克方法  28-29
  2.5 地震应力响应分析  29-33
    2.5.1 拟静力法  29-30
    2.5.2 反应谱法  30-31
    2.5.3 时程分析法  31-33
第3章碾压混凝土重力坝的建模与静力分析  33-54
  3.1 项目的工程概况  33-34
  3.2 枢纽布置  34-35
  3.3 坝体三维有限元模型的建立  35-37
  3.4 重力坝的静力分析  37-54
    3.4.1 选取计算参数  37-38
    3.4.2 静力分析与计算  38-54
第4章碾压混凝土重力坝反应谱法动力分析  54-60
  4.1 设计地震的动参数确定  54-55
  4.2 计算方法以及特殊问题的处理  55-56
  4.3 坝体的自振特性分析  56-59
  4.4 小结  59-60
第5章碾压混凝土重力坝时程动力法分析  60-66
  5.1 地震波模型选取  60-61
  5.2 计算模型及主要静动荷载处理  61-63
  5.3 地震动输入  63
  5.4 计算成果分析  63-65
  5.5 两种动力分析方法的比较  65-66
结论  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
作者简介  70
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  70

碾压式混凝土重力坝抗震仿真分析

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