重力坝静动力分析及抗震安全性研究

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随着我国水利水电事业的蓬勃发展和混凝土重力坝技术的迅速提高,在水力资源丰富的西南和西北地区正在设计修建高碾压混凝土重力坝,而这些地区正是高烈度地震频发地区,有的设防地震烈度甚至达到了Ⅷ度。在这种高烈度地震作用下,重力坝的抗震安全直接关系到下游广大地区工农业生产和人民生命财产的安全,具有特别重大的现实意义。因此,三维有限元动力分析对深入研究在高烈度地区重力坝的动力特性和抗震安全有重要意义。本文简单介绍了动力分析中的理论基础和计算方法,结构自然振动分析、反应谱法的基本理论和求解步骤,为论文计算分析提供理论依据。介绍了基于有限元软件ANSYS的动力分析过程及模态计算的提取方法和反应谱动力计算的方法。并利用大型通用有限元软件ANSYS构建了金沙江阿海水电站重力坝的三维有限元模型。对结构进行静力分析,分析主要结构的变形和应力分布,提出经济合理的厂坝接缝灌浆高程范围。采用Block Lanczos(分块的兰索斯)法对模型进行了模态分析,分别计入和不计入库水的作用,分析大坝的自振频率,振动周期和结构各阶振型,对大坝自身动力特性进行深入分析,评价该坝段抗震安全性。采用振型分解反应谱法中的单点响应谱法进行动力计算,分析厂房坝段动变形和动应力,并将静力与动力进行叠加,从强度要求和抗滑稳定两个方面对坝体主要结构的抗震安全性进行评价,分析厂坝结合形式对大坝稳定的影响,提出合理的可行的抗震加固措施.本论文的工作紧密结合工程实际,以具体工程为研究背景,其研究成果对设计及类似工程具有较大的参考和借鉴价值。同时,高地震烈度下混凝土重力坝的动态反应是非常复杂的问题,其动力分析中一些问题的处理还有待不断的深入研究。
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