考慮溫度荷載的高拱壩靜動力分析與影響因素.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)力及溫度控制問題，是近年來普遍關(guān)注的問題，在工程實際應(yīng)用中是非常重要的問題。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算分析混凝土拱壩的溫度場和應(yīng)力場，是拱壩設(shè)計的主要方法。準(zhǔn)確計算運行期拱壩的溫度荷載對于準(zhǔn)確評價高拱壩的抗裂安全度，保障高拱壩的安全運行具有重要意義。在工程中，抗震性能分析已經(jīng)成為關(guān)鍵問題，考慮溫度荷載混凝

2、土拱壩的抗震分析是拱壩安全評價的重要內(nèi)容，本文結(jié)合實際工程項目對論文算例中的混凝土拱壩進行靜動力三維有限元分析，基于ANSYS采用有限元法對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，詳細分析了拱壩的溫度場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對三維有限元模型進行數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明:最大徑向位移與

3、空氣溫度呈負相關(guān)關(guān)系，溫度升高，對壩肩穩(wěn)定不利，對應(yīng)力有利，壩體最大徑向位移減小，溫度降低，對壩肩穩(wěn)定有利，對應(yīng)力不利，壩體最大徑向位移增大。
　　(2)對算例拱壩進行了線彈性力學(xué)分析，模擬其溫度場邊界條件和初始條件，在溫度場分析的基礎(chǔ)上，進一步進行了應(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)力場的發(fā)展變化過程，計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，編制了混凝土拱壩運

4、行期穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場和應(yīng)力場的仿真分析程序，具有實時仿真和預(yù)測的功能，并且有較好的通用性。
　　(3)考慮溫度荷載高拱壩靜動力分析，對算例混凝土拱壩建立三維有限元模型，基于波動基本理論，研究了譜分析理論和時程分析理論，用有限元動力分析方法基于ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL編制了反應(yīng)譜分析和地震動力時程分析求解程序，考慮壩—地基的動力相互作用，進行了靜、動力計算分析，研究了拱壩的自振特性和地震響應(yīng)。從計算結(jié)果中總結(jié)出拱壩動應(yīng)力分布