拱壩—庫水—地基系統(tǒng)地震反應(yīng)分析研究.pdf

1、我國水能資源十分豐富,理論蘊藏量約為6.67億KW,根據(jù)最新調(diào)查結(jié)果,可開發(fā)容量可達(dá)5.29億KW,均居世界首位,開發(fā)程度不足20％。我國水能資源的80％集中于西部,特別是西南地區(qū)。但是該區(qū)壩址都由強烈區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造形成,西部水電開發(fā)難以避讓高地震區(qū)。地震作用和高拱壩結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)都十分復(fù)雜。迄今,國內(nèi)外在強地震區(qū)修建高拱壩的工程實踐經(jīng)驗很少,更無經(jīng)受過強震考驗的事例。而其一旦遭受震害失事,次生災(zāi)害后果將十分嚴(yán)重。高壩大庫抗震安全必須謹(jǐn)慎

2、對待,面對缺乏先例的新的問題和挑戰(zhàn),亟需建立大壩抗震的創(chuàng)新理念。 本文通過研究結(jié)構(gòu)動力分析理論、流固耦合的分析理論以及局部人工邊界方法,建立拱壩-庫水-地基相互作用的有限元模型。在結(jié)構(gòu)-地基相互作用的問題上,通過研究波動理論,提出了粘彈性人工邊界,借助APDL語言編制了三維粘彈性人工邊界在ANSYS中的計算程序,計算表明,用粘彈性人工邊界模擬無限域地基,不但可行而且精度較高,符合實際情況；本文還用APDL語言編制了動水壓力求解模

3、塊,最終實現(xiàn)了拱壩-庫水-地基的耦合求解；最后還用APDL語言編制了地震波的自動輸入和時程分析模塊。 通過用ANSYS建立的有限元模型,分別對拱壩進(jìn)行了模態(tài)分析和靜、動力分析。由計算的結(jié)果可知,滿庫要比空庫時頻率小,且振型符合規(guī)律；通過對比靜動力計算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)某些部位動力計算結(jié)果明顯比靜力大,而且靜力計算時的壓應(yīng)力區(qū)在動力計算時會出現(xiàn)拉應(yīng)力。 通過對結(jié)果的分析可以看出,建立的拱壩-庫水-地基相互作用的模型,是對拱壩進(jìn)行動