混凝土重力坝结构稳定性分析与疲劳计算

摘要

重力坝是靠自重维持其稳定性的一种受高应力荷载作用的水工建筑物,它主要承受库水变化的压力、高强度地震影响、受风浪、发电机组振动等多种荷,因此大坝的结构安全是关系到工程安全的大事,对大坝结构安全分析有着非常重要的理论意义和实用价值。本文以混凝土重力坝为主要研究对象,通过有限元法对大坝进行静力学和动力学分析,再针对分析结果计算坝体的疲劳寿命,最后对大坝的结构进行优化和加固后的效果进行对比分析。主要工作如下:
　　(一)在有限元法的基础上,对大坝进行APDL语言的参数化建模,以等效应力法对大坝所受的水压力、扬压力和自重等载荷进行静力学的分析,寻找大坝的最大应力应变部位。
　　(二)参照功率谱理论、单点响应谱法与人工合成法对地震波进行选取,研究大坝在高强度地震影响下的稳定性分析,通过ANSYS软件的后处理POST1和POST26分析地震情况下坝体的响应云图与时域范围载荷,确定坝体易失稳点,并为寻找大坝的加固措施提供依据。
　　(三)结合对坝体静力学和动力学的分析结果,寻找大坝模型中的容易失稳点,通过混凝土损伤理论与混凝土疲劳损伤机理,结合雨流计数法对大坝进行结构稳定意义下的疲劳分析,得出累积疲劳系数。
　　(四)对大坝进行结构优化进行后进行疲劳分析,通过结构改变先后的疲劳寿命分析判断大坝结构对其寿命的影响,并给出大坝混凝土在老化情况下的加固措施。
　　这种方法不仅对已建大坝的长期安全评估有着重要的参考价值,也对大坝建设时的结构稳定与优化有重要的理论指导意义。

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绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状及问题的提出

1.3 研究的主要内容

1.4 技术路线

1.5 文章结构安排

2 大坝的结构静力学分析

2.1 大坝有限元结构分析

2.2 有限元方法的分析过程

2.3 ANSYS有限元软件简介

2.4 基于ANSYS的坝体的建模与分析

2.5 等效应力法原理

2.6 计算结果分析

2.7 本章小节

3 大坝地震响应动力学分析

3.1 地震对坝的危害

3.2 大坝模态分析

3.3 大坝抗震性能方面的研究

3.4 地震波模型的选取

3.5 合成地震波（随机震动响应设置）

3.6 坝体的地震响应分析

3.7 本章小节

4 大坝疲劳寿命计算

4.1 混凝土疲劳

4.2 混凝土疲劳损伤理论基础

4.3 混凝土疲劳寿命

4.4 混凝土大坝疲劳寿命计算

4.5 本章小节

5 大坝结构稳定的优化与加固

5.1 大坝结构加固必要性

5.3 大坝的一般加固方法

5.4 本章小节

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献