混凝土重力坝配筋方案优化研究

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随着我国水利工程建设的不断发展,大型水利工程设计过程中逐渐提高了对抗震安全性的重视程度。目前国内外的混凝土重力坝通常采取局部配筋加固的措施来提高结构的抗震性能。为研究混凝土重力坝的最优配筋方案,本文基于混凝土重力坝各部位在地震中出现损伤的顺序,对配筋位置的优化顺序进行深入研究,按照推导出的优化顺序对各部位配的筋方案进行逐步改进,对比非线性地震动力响应后得到的各项参数,总结出各处位置的最优配筋方案,为混凝土重力坝的抗震加固设计提供了参考。具体研究工作分为以下几方面:(1)分析不同类型的钢筋混凝土有限元模型,根据其不同特点选取出适用于混凝土重力坝非线性地震动力响应分析的有限元模型。以大型有限元软件ABAQUS为平台,建立我国某大型混凝土重力坝模型,分析素混凝土坝非溢流坝段在坝体自重、扬压力、静水压力、动水压力以及地震荷载等作用下,该坝段的应力、应变响应以及损伤分布,确定出非溢流坝段需要进行配筋加固的关键薄弱部位。(2)基于坝体各部位在地震中出现损伤的顺序,对配筋位置的优化顺序进行理论分析,推导出按照坝体各部位在地震中出现损伤顺序的逆序,对各部位的配筋方案逐步优化时,配筋位置间的动力响应影响较小,可忽略不计。(3)按照提出的优化顺序,对坝体各配筋位置的局部配筋方案进行改进。优化一处部位时,提取该部位所有配筋方案对应的最大主应力、最大主应变,损伤因子三项动力响应参数,建立多个三维坐标系,将每个方案的各项动力响应参数以坐标点的形式在相应的坐标系中表达出来,并通过编程将坐标系中的点拟合成曲面。通过分析曲面中极值点的位置,选取该部位的最优配筋方案。在一处配筋位置得出最优方案后,保持该位置配筋方案不变,继续对下一位置进行优化,最终得出各部位最优配筋方案。
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