结构-地基系统高阶时域模型的动输入方法

近场有限域采用有限元法,远场无限域采用基于比例边界有限元法(the scaled boundary finite element method,SBFEM)的高阶边界条件,在时域里构建了一种结构-地基动力相互作用的高阶模型及相适配的动输入方法.借鉴黏弹性人工边界中等效力的动输入法,将截断边界上的总波场分解为散射场和自由场,其中局部场地效应引起的散射场可由高阶边界条件自动满足,无局部场地效应影响的自由场则由弹性理论求出.通过两个数值算例验证了建立的高阶时域模型及相应的动输入机制的正确性、精确性.     

基于无质量地基模型的重力坝地震响应分析

假设在大坝附近一定范围的地基是线弹性、无质量的、地震激励均匀作用在边界上,采取人工模拟合成地震波,建立无质量地基模型,对龙滩重力坝-地基系统进行了地震响应分析.计算结果表明坝体动力反应一般滞后于地震波,且滞后程度与坝体结构刚度有关,同时,坝体内大部分拉应力均大幅度减小,但坝踵部位的拉应力有所增加,坝上游折坡点附近还有一定的拉应力.与考虑了粘弹性人工边界模型相比,无质量地基模型的动力响应峰值增加了4%~59.8%.     

龙滩重力坝21坝段及引水道三维结构分析研究

采用三维有限元法,对龙滩碾压混凝土重力坝21坝段坝体及引水道组合结构进行了分析.研究了施工期及运行期4种工况下坝体的应力变形情况,重点了解了引水道沿水流方向8个剖面的环向应力、闸门槽周边正应力及坝内3个廊道周边环向应力,并对计算结果进行了分析评价.最后文中给出了一些建议,为结构的设计、施工提供参考依据.     

水电站压力管道直径特点分析研究

通过分析建立了压力钢管直径与额定装机容量、设计水头之间的自然对数线性关系式,然后利用最小二乘原理拟合,将管径与装机容量、水头之间的离散型数据点连续化,使得回归拟合的连续函数逼近离散点,从而确定压力管道直径.通过选取国内45座、国外37座水电站的相关参数进行分析,因国内外压力钢管的允许经济流速的区别,用国内水电站参数拟合的管径最大相对误差比国外的略大,而用国内外82座水电站参数拟合的管径最大相对误差略比二者相应管径要小一些,但选定管径的标准差均较小,相对误差均小,相关系数均较大,相关性均好,表明均可在实际工程中推广应用,特别适用于初拟压力钢管直径时缺乏基本资料的情况.     

江坪河预应力闸墩动力响应分析

基于有限单元法,采用振型分解反应谱法对江坪河水电站溢洪道控制段闸墩的动力特性进行了分析,比较了在分离式模型和整体式模型下的自振频率、位移、应力成果.结果表明:分离式模型的自振频率比整体式模型的稍大;两种模型在地震作用下各个方向的位移峰值相差不大,出现的位置大体一致;两种模型在地震作用下左右闸墩、锚块的应力相差不大.接触模型(锚块底部与相应闸墩顶面按接触状态非线性考虑)是最符合实际情况的,但计算量很大,近似考虑可以用分离式模型代替接触模型.     

地基与库水模型对重力坝地震响应的影响研究

采用有限元法构建了一种较为综合的重力坝-地基-库水系统地震响应分析模型.其中,采用黏弹性边界模拟无限坝基,采用等效荷载法实现地震动输入;采用声学单元及无反射边界条件模拟坝-库动力相互作用.以第十五届国际大坝数值分析标准算例研讨会主题A中的Pine Flat重力坝为例研究了该模型的计算精度.以黄登混凝土重力坝12号挡水坝...     

高混凝土重力坝整体抗震性能研究

建立了考虑实际地形、地质条件影响的整体重力坝有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共4条人工地震波,然后对该整体重力坝模型在4种工况下进行了时程动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算,结果表明:在该设计、校核地震作用下,高混凝土重力坝整体抗震性能比单个坝段要强,坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近.     

基于ABAQUS的三维粘弹性边界单元及地震动输入方法研究

基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用FORTRAN语言编写了适用于粘弹性人工边界的外源波动输入子程序SDAB.FOR.该子程序包含粘弹性边界和加载两部分,粘弹性边界通过子程序UEL结合隐式积分算法定义粘弹性边界单元对整个系统的雅克比矩阵贡献来实现;人工边界上的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场与局部场地效应引起的散射场,地震波作用于人工边界的自由场荷载可由设计地震动位移时程和速度时程统一表达,利用描述法向荷载和切向荷载的加载子程序DSLOAD、UTRACLOAD实现,从而可方便实现地震动的有效输入,避免了单独求解自由场.将考虑粘弹性边界条件的外源波动输入和内源地震动输入方法分别应用于某高拱坝的动力响应分析,并与常规无质量地基模型计算结果进行了对比,结果表明,考虑地基辐射阻尼的两种地震动输入方法均会显著降低结构的动力响应,其中采用外源波动输入方法的降幅更大.     

基于坝基散射波衰减影响的重力坝动力响应分析

在有限元模型人工边界上结点的法向和切向分别设置一系列并联的弹簧和阻尼器单元,以考虑基于衰减散射波的无限地基辐射阻尼的影响,利用ANSYS中的APDL参数化设计语言,编写实现黏弹性人工边界的宏文件,对某重力坝-地基系统进行了地震响应分析.研究结果表明:在进行动力响应分析时,与固定边界无质量地基相比,考虑了无限地基的辐射阻尼效应影响后,坝体的动力响应峰值减小了4%~38%,也更加符合工程实际.     

Nam Ngum5水电站分缝重力拱坝地震响应分析

针对老挝在建的Nam Ngum5水电站重力拱坝,利用基于ABAQUS平台的非线性指数型动接触模型和混凝土塑性损伤本构模型,研究了该重力拱坝在地震荷载作用下横缝的张开、闭合和滑移的非线性动力特性以及坝体的动力响应.计算结果表明:横缝张开使得大坝的坝踵主拉应力大幅增加至3.0MPa;考虑诱导短缝时,坝体整体性下降,刚度减弱,坝顶顺河向动位移响应有一定幅度的提高,同时横缝的开度也有所增加,但诱导短缝对坝体应力的影响较小;大坝能承受的最大峰值加速度为0.40g,大坝可能的破坏模式为从横缝底端与岸坡交界面处起裂,损伤部位逐渐向坝踵以及左岸坝肩、右岸坝肩延伸.