长岭水库拱坝加固前后三维有限元分析

摘要

砌石拱坝是水利工程中比较优良的坝型之一，有节省材料、能充分利用材料强度、可就地取材等优点，因此，在中小型水利工程中得到广泛的应用。除了继续兴建水库大坝外，随着早期兴建拱坝服役年限的增加，加固维修一些老坝也成为水利工作者们又一个新的课题，而且加固一座老坝有时比新建一座大坝更为复杂。
　　 本文介绍了拱坝常见的病害形式，详细阐述了拱坝常用的结构分析方法：纯拱法、拱冠梁法、有限单元法。并借助大型通用有限元软件ANSYS，对长岭水库砌石拱坝加固前后的应力、位移以及结构的动力特性(频率和振型)进行计算，通过对计算结果的对比分析加固方案的效果。对该拱坝的结构加固以及以后的拱坝结构计算研究提供参考。
　　 本文的主要研究内容，概括起来有以下几个方面：
　　 1.介绍了拱坝计算的传统方法和有限元计算方法的原理及其优缺点，并用有限元方法进行结构计算。
　　 2.运用大型有限元软件(ANSYS)模拟长岭水库砌石拱坝，并分析多工况下加固前的砌石拱坝的应力和位移状况。
　　 3.根据提出的砌石拱坝的加固方案，并运用有限单元法计算加固后的砌石拱坝的应力和位移状况，对比分析方案的加固效应。
　　 4.对比计算加固前后的结构动力特性(模态分析)，为结构的动力分析和结构加固提供参考。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 拱坝的特点及发展概况

1.1.1 拱坝的发展概况

1.1.2 拱坝的特点

1.2 浆砌石拱坝的特点

1.2.1 浆砌石拱坝的工作特点

1.2.2 砌石拱坝的构造特点

1.3 浆砌石拱坝的常见病害及处理方法

1.3.1 浆砌石拱坝裂缝的成因及其处理方法

1.3.2 渗漏

1.4 本文研究的主要内容

2 拱坝的静力分析方法

2.1 拱坝静力分析方法一：纯拱法

2.2 拱坝静力分析方法二：拱冠梁法

2.3 拱坝静力分析方法三：有限元法

2.3.1 空间问题有限元分析原理

2.3.2 空间问题有限元分析在ANSYS中的实现

2.4 本章小结

3 长岭水库拱坝加固前后的静力分析

3.1 工程概况

3.1.1 工程概况

3.1.2 加固措施

3.2 长岭水库拱坝加固前的三维有限元法分析

3.2.1 模型的创建

3.2.2 网格划分

3.2.3 边界条件

3.2.4 计算工况

3.2.5 计算的基本参数

3.2.6 ANSYS计算结果

3.3 长岭水库拱坝加固后的三维有限元法分析

3.3.1 模型的创建

3.3.2 网格划分

3.3.3 边界条件

3.3.4 计算工况

3.3.5 计算的基本参数

3.3.6 ANSYS计算结果

3.4 长岭水库拱坝加固前后的对比分析

3.4.1 位移对比分析

3.4.2 应力对比分析

4 模态分析的原理及方法

4.1 模态分析的基本原理

4.1.1 单自由度体系的自由振动

4.1.2 两个自由度体系的自由振动

4.1.3 多自由度体系的自由振动

4.2 ANSYS在模态分析中的应用

4.2.1 ANSYS模态分析介绍

4.2.2 ANSYS模态分析步骤

5 长岭水库拱坝的模态分析

5.1 计算模型和计算参数

5.1.1 计算模型

5.1.2 工况组合与计算荷载

5.2 加固前后的模态分析

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

个人简历

致谢