基于ABAQUS的混凝土高拱壩三維有限元靜動力分析.pdf

1、拱壩具有結(jié)構(gòu)輕巧、造型美觀、超載能力強、抗震性能好等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代水利工程高壩建設(shè)中。拱壩是一個復(fù)雜的空間殼體結(jié)構(gòu)，其受力狀況十分復(fù)雜，壩體的應(yīng)力應(yīng)變性能是評價拱壩安全性的重要指標，研究復(fù)雜荷載作用下的拱壩變形及應(yīng)力變化規(guī)律，將對高拱壩結(jié)構(gòu)的安全性分析評價具有非常重要的意義。本文根據(jù)拱壩的發(fā)展現(xiàn)狀及有限單元法靜動力分析的基本理論和計算方法，基于彈塑性理論，應(yīng)用FEPG.GID軟件強大的三維參數(shù)化曲面建模功能，建立白鶴灘拱壩三維地

2、基及拱壩實體模型，利用大型有限元分析軟件ABAQUS對其進行三維有限元靜動力分析與等效應(yīng)力計算分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴將拱壩和地基視為一個整體，考慮彼此之間的相互作用。在靜力計算中采用彈塑性材料模擬壩體結(jié)構(gòu)，考慮壩體自重、靜水壓力、溫升溫降、淤沙壓力等荷載的作用，進行了復(fù)雜工況條件下的變形和受力特性分析。靜力分析結(jié)果表明，壩體較大拉壓應(yīng)力出現(xiàn)在壩體與地基交界面，在壩踵及壩趾區(qū)域容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象導(dǎo)致數(shù)值偏大。采用等效應(yīng)

3、力方法消除應(yīng)力集中現(xiàn)象。⑵動力分析時采用無質(zhì)量地基進行拱壩模態(tài)分析和動力時程分析，研究壩體的自振特性和在地震作用下的動力響應(yīng)規(guī)律。通過模態(tài)分析可知，隨著庫水位不斷增加，由動水壓力轉(zhuǎn)變的附加質(zhì)量也相應(yīng)增大，拱壩的自振頻率逐步減小。動力時程分析結(jié)果表明，有橫縫及無橫縫的壩體主拉應(yīng)力均滿足規(guī)范要求的拉應(yīng)力控制標準，但是有橫縫壩體下游壩趾處局部區(qū)域的主壓應(yīng)力大于規(guī)范規(guī)定的壓應(yīng)力控制指標，可以采取配置鋼筋、提高混凝土標號等措施用以增強該部位的抗壓