基于ANSYS的混凝土重力壩有限元法靜動力分析.pdf

1、隨著我國水電事業(yè)的迅速發(fā)展以及混凝土重力壩筑壩技術的不斷提高，在水力資源豐富的西南和西北地區(qū)設計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系到下游地區(qū)人民生命財產(chǎn)的安全，因此對重力壩等擋水建筑物的抗震性能的研究具有重大的現(xiàn)實意義。本文以某大壩為例，采用三維有限元靜動力分析的方法，對高地震烈度下混凝土重力壩的靜動力特性及其抗震安全性進行了深入的研究和探討。
　　本文簡單

2、介紹了有限單元法和靜動力分析的理論基礎和計算方法，以及結構模態(tài)分析和論文中采用的反應譜法，為論文的計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，對結構進行靜力分析，分析了大壩在不同工況下的變形和應力分布，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。
　?。?）大壩的順河向正應力主要為壓應力，在壩踵處出現(xiàn)小范圍的拉應力集中。豎向正應力主要為壓應力，也在壩踵處和大壩上游壩面出現(xiàn)小范圍的拉應力集中。
　　采用模態(tài)分析的方法，分別計入和不計入庫水作用，分析大壩的自然振動頻率，振動周期以及結構振型，得到：
　　（1）在動水壓力的作用下，重力壩的正常水位振動頻率比空庫的振動頻率低，這主要是因為在壩體的剛度沒有發(fā)生變化的情況下，結構的質量增加導

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