基于不同规范中混凝土动力特性对大坝抗震性能的影响分析

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:huangmajun
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随着《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB35047-2015)和《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247-2018)的相继出台和实施,其中关于混凝土大坝材料动态特性的规定和结构动态强度校核的要求,相较于《水工建筑物抗震设计规范》(DL5037-2000)做了一定的调整。关于混凝土动态弹性模量的标准值,由2000年规范中规定的相对于静态标准值提高30%调整为提高50%;关于动态强度的标准值,2000年规范中规定较静态强度提高30%,2015年规范调整为提高20%,2018年规范调整为不同强度混凝土的固定数值。本文针对不同规范中的调整,研究混凝土动态特性对重力坝和拱坝抗震性能影响,对大坝的结构抗震设计和稳定性评价有十分重要的意义。虽然国内外学者已经对混凝土动力特性进行了一系列研究,但是针对不同规范中的调整对混凝土坝进行动力计算和结果对比分析的并不多。为了深入研究不同规范下混凝土动态特性对大坝地震动响应的影响,本文采用三维有限元分析方法,运用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了重力坝和拱坝的三维计算模型,对混凝土大坝进行了静动力分析。进行的研究工作和得到的结论如下:(1)基于不同规范中动态弹性模量和动态强度的调整之处,本文对国内和国外学者有关混凝土动力特性和混凝土坝抗震设计的分析与研究进行了概述。(2)介绍了大型通用有限元软件ANSYS中有限元法的基本原理和求解步骤,同时总结了混凝土坝地震响应研究方法。针对本文选取的重力坝和拱坝基本情况进行了概述,利用有限元软件ANSYS建立大坝的三维计算模型。根据重力坝和拱坝的结构特点以及水工建筑物设计规范的要求,确定了两种坝型的地震响应研究方法:重力坝采用无质量地基模型下的振型分解反应谱法,拱坝采用粘弹性地基模型下的时程分析法。(3)利用ANSYS对本文建立的三维重力坝模型进行数值分析,研究并对比了不同规范中混凝土动态特性对本文选取的重力坝的自振特性,静动位移和应力等的影响。同时,对本文选取的重力坝进行抗震安全评价,根据计算得出应力超限体积、抗滑稳定性系数等,分析不同规范中混凝土动态特性对本文选取的重力坝抗震性能的影响。分析结果表明:针对不同规范中混凝土动态特性的修订,对于本文选取的混凝土重力坝自振特性及静动力反应有一定程度的影响。相较于2000年规范,2015年和2018年出台的规范对本文选取的混凝土重力坝抗震性能的要求有一定程度的提高。(4)利用ANSYS对本文建立的三维拱坝模型进行数值分析,研究并对比了不同规范中混凝土动态特性对本文选取的拱坝的自振特性,静动位移和应力等的影响。同时,对本文选取的拱坝进行抗震安全评价,根据计算得出应力超限体积、点安全系数等,分析不同规范中混凝土动态特性对本文选取的拱坝抗震性能的影响。分析结果表明:针对不同规范中混凝土动态特性的修订,对于本文选取的混凝土拱坝自振特性及静动力反应有一定程度的影响。相较于2000年规范,2015年和2018年出台的规范对本文选取的混凝土拱坝抗震性能的要求有一定程度的提高。
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