地震作用下高薄拱壩動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、隨著我國水利事業(yè)的蓬勃發(fā)展，西部地區(qū)有一大批壩身高、體型薄的拱壩已建或正在籌建中。同時(shí)，西部地區(qū)地處喜馬拉雅地震帶，是亞歐大陸上最主要的地震帶之一，也是我國大陸地震活動(dòng)最活躍的地區(qū)，有史以來在我國發(fā)生的7級(jí)以上地震中，約70％都發(fā)生在這一地區(qū)。因此，準(zhǔn)確、及時(shí)的評(píng)價(jià)高薄拱壩的抗震安全性能，是水利工程建設(shè)管理重中之重的課題。本文依托壩高160m，厚高比0.106的重慶市蓋下高薄拱壩工程為研究對象，開展了地震作用下高薄拱壩動(dòng)力響應(yīng)相關(guān)研究，

2、主要研究內(nèi)容與成果如下:
　　1、對動(dòng)力人工邊界處理方法、壩體—庫水動(dòng)力相互作用理論以及結(jié)構(gòu)自振特性分析方法進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，研究了考慮壩體—庫水動(dòng)力相互作用的反應(yīng)譜法和建立粘彈性人工邊界的時(shí)程分析法，為高薄拱壩自振特性計(jì)算、地震動(dòng)力響應(yīng)分析以及動(dòng)力響應(yīng)影響因素分析奠定理論基礎(chǔ)。
　　2、利用大型通用有限元軟件ANSYS的APDL參數(shù)化語言，實(shí)現(xiàn)了高薄拱壩參數(shù)化有限元模型的自動(dòng)建立，通過熱—結(jié)構(gòu)分析，模擬了溫度荷載對高薄拱壩

3、的影響，分析表明薄拱壩在單獨(dú)溫度荷載作用下產(chǎn)生較大的應(yīng)力及變形。并應(yīng)用有限單元法對高薄拱壩進(jìn)行不同工況下溫升和溫降組合靜力計(jì)算，得出在復(fù)雜靜力荷載作用下壩體上部產(chǎn)生較大位移，與基礎(chǔ)接觸處發(fā)生集中應(yīng)力。
　　3、建立了壩體—庫水流固耦合模型和利用Mass21單元模擬動(dòng)水壓力的壩體—地基—附加庫水質(zhì)量模型，研究考慮流固耦合作用和水體附加質(zhì)量法對高薄拱壩自振特性的影響，研究表明考慮流固耦合作用時(shí)壩體的自振頻率高于采用水體附加質(zhì)量法時(shí)壩體

4、的自振頻率。在此基礎(chǔ)上按反應(yīng)譜法計(jì)算地震動(dòng)力響應(yīng)，與靜力成果疊加處理，得出了高薄拱壩在靜動(dòng)力作用下的最不利響應(yīng)。
　　4、利用時(shí)程分析法，以蓋下拱壩有限元模型為原型，分析了影響高薄拱壩動(dòng)力響應(yīng)的兩個(gè)重要因素:壩體—庫水的動(dòng)力相互作用、地基輻射阻尼效應(yīng)。分析表明考慮壩體—庫水的動(dòng)力相互作用時(shí)壩體位移及應(yīng)力響應(yīng)大于不考慮壩體—庫水動(dòng)力相互作用的響應(yīng)結(jié)果，所采用考慮地基輻射阻尼效應(yīng)的粘彈性邊界有效地避免了壩體地震反應(yīng)的虛假放大。