考慮溫度荷載的高拱壩靜動(dòng)力分析與影響因素.pdf

1、拱壩是一種通用的壩型，在水工結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中常被國(guó)內(nèi)外廣泛采用，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力及溫度控制問(wèn)題，是近年來(lái)普遍關(guān)注的問(wèn)題，在工程實(shí)際應(yīng)用中是非常重要的問(wèn)題。由于拱壩的體型與其他壩型相比，結(jié)構(gòu)和幾何形狀較為復(fù)雜。用有限元分析原理計(jì)算分析混凝土拱壩的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，是拱壩設(shè)計(jì)的主要方法。準(zhǔn)確計(jì)算運(yùn)行期拱壩的溫度荷載對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)高拱壩的抗裂安全度，保障高拱壩的安全運(yùn)行具有重要意義。在工程中，抗震性能分析已經(jīng)成為關(guān)鍵問(wèn)題，考慮溫度荷載混凝

2、土拱壩的抗震分析是拱壩安全評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目對(duì)論文算例中的混凝土拱壩進(jìn)行靜動(dòng)力三維有限元分析，基于ANSYS采用有限元法對(duì)考慮溫度荷載高混凝土拱壩的應(yīng)力和位移做了分析。主要的工作內(nèi)容如下:
　　(1)建立了算例拱壩的三維有限元分縫模型，詳細(xì)分析了拱壩的溫度場(chǎng)邊界條件和初始條件，本文應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論和熱-結(jié)構(gòu)耦合理論以及三維有限元法，用通用有限元軟件ANSYS對(duì)三維有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。結(jié)果表明:最大徑向位移與

3、空氣溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，溫度升高，對(duì)壩肩穩(wěn)定不利，對(duì)應(yīng)力有利，壩體最大徑向位移減小，溫度降低，對(duì)壩肩穩(wěn)定有利，對(duì)應(yīng)力不利，壩體最大徑向位移增大。
　　(2)對(duì)算例拱壩進(jìn)行了線彈性力學(xué)分析，模擬其溫度場(chǎng)邊界條件和初始條件，在溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了應(yīng)力分析，得到線彈性體壩體在自重、水壓力、泥沙壓力和溫度荷載作用下應(yīng)力場(chǎng)的發(fā)展變化過(guò)程，計(jì)算分析由溫度變化產(chǎn)生的變形及應(yīng)力。以通用工程仿真分析軟件ANSYS為平臺(tái)，編制了混凝土拱壩運(yùn)

4、行期穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的仿真分析程序，具有實(shí)時(shí)仿真和預(yù)測(cè)的功能，并且有較好的通用性。
　　(3)考慮溫度荷載高拱壩靜動(dòng)力分析，對(duì)算例混凝土拱壩建立三維有限元模型，基于波動(dòng)基本理論，研究了譜分析理論和時(shí)程分析理論，用有限元?jiǎng)恿Ψ治龇椒ɑ贏NSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL編制了反應(yīng)譜分析和地震動(dòng)力時(shí)程分析求解程序，考慮壩—地基的動(dòng)力相互作用，進(jìn)行了靜、動(dòng)力計(jì)算分析，研究了拱壩的自振特性和地震響應(yīng)。從計(jì)算結(jié)果中總結(jié)出拱壩動(dòng)應(yīng)力分布