收藏本站
《浙江大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于分载法变形假定的拱坝有限元分析研究

朱方剑  
【摘要】:拱坝是一种经济性和安全性优越的坝型,在我国西部的高坝建设中占有重要位置。目前,我国在建或拟建的拱坝中,溪洛渡,锦屏一级,白鹤滩等拱坝坝高均在250m以上,其安全性能不容忽视,一旦失事,将对国民经济和人民生命安全构成重大威胁,甚至影响社会稳定。高拱坝体型偏薄,受力复杂,以往工程经验少,因此对其关键部位,如坝踵,坝肩的受力状态进行评估尤为重要。我国现行拱坝设计规范规定,拱坝应力分析主要采用拱梁分载法和有限元法。拱梁分载法假设坝体荷载由拱圈和悬臂梁共同承受,计算采用平截面假定(严格意义上应为径向纤维直线假定),其应力成果与材料力学理论相近,是现行规范推荐的基本方法,但其灵活性不足;有限元法建模方便,使用灵活,但在坝踵坝址部位存在应力集中,且计算结果随着网格的粗细和单元类型的不同出现不稳定性。鉴于有限元法和拱梁分载法各自的优点,本文提出一种带有分载法基本假定的拱坝有限元计算方法,用于拱坝的应力分析。 本文首先介绍了拱梁分载法和有限元法的基本理论,引出径向纤维直线假定概念,论证基于分载法变形假定的拱坝有限元分析方法的可行性和必要性。以白鹤滩水电站1/3坝高处典型拱圈为例,利用大型通用软件ANSYS建立模型,提出了在纤维处插入刚性单元和引入位移约束方程这两种基于径向纤维直线假定的有限元分析途径。分析结果表明,纤维各结点约束方向的位移分布和正应力分布呈线性关系,有效地缓和了常规有限元计算方法的应力集中问题,并通过与结构力学简化方法的比较,验证了基于分载法变形假定的有限元分析方法的可行性。同时对拱圈纤维的约束范围做了探讨,提出了只在应力集中的拱端附近进行自由度约束的有限元模型。 选取一等厚单曲拱坝进行基于分载法变形假定的有限元分析,坝体纤维的切向和竖向位移设定了自由度耦合约束,计算结果表明坝体纤维的切向和竖向正应力分布呈现较好的线性关系,一定程度地解决了常规有限元法的应力集中问题。当坝体采用一次单元划分网格时,基于分载法变形基本假定的拱坝有限元法应力分析成果与分载法的成果十分吻合,对两种算法及其软件的正确性起到了相互验证的作用。本文对该方法的网格敏感性和单元类型敏感性进行了探讨;同时发现该方法的应力分析结果同有限元等效应力法的成果也较为接近。因此,基于分载法变形假定的拱坝有限元分析方法可以作为拱坝应力分析的新方法,具有一定的研究和工程应用价值。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王开治,王均星,王经;非线性拱梁分载法[J];湖北水力发电;1999年02期
2 杨海霞;基于分载法的拱坝可靠度分析[J];河海大学学报(自然科学版);2000年06期
3 汪树玉,刘国华,魏文凯,孙兆铭;拱坝非线性全过程分析与混合线型优化[J];水力发电;1996年09期
4 ;学术讨论[J];水利学报;1987年09期
5 刘传义;应用索梁分载法设计予应力梁介绍[J];基建优化;2005年02期
6 刘国华,汪树玉,包志仁;拱坝非线性全调整分载法研究[J];浙江大学学报(工学版);1999年01期
7 徐明毅;汪卫明;陈胜宏;;一种新板壳单元在拱坝应力分析中的应用[J];湖北水利发电;2001年02期
8 江树玉,刘国华,孙兆铭,魏文凯;拱坝非线性全过程分析与混合线型优化[J];西北水电;1996年02期
9 谢醒悔,庄一舟;现代予力砼结构设计方法的变革[J];基建优化;2005年02期
10 秦荣;拱坝分析的样条有限点法[J];水利学报;1999年04期
11 周维垣,黄岩松,林鹏;三维无单元伽辽金法及其在拱坝分析中的应用[J];水利学报;2005年06期
12 张义;张燎军;;有限元等效应力基于ANSYS的计算[J];水利科技与经济;2006年04期
13 于西尧;;索梁分载法在桥梁工程中的应用[J];城市道桥与防洪;2009年03期
14 M.哈门;林益才;;拉帕伦拱坝的三维有限元分析[J];华水科技情报;1985年01期
15 柏宝忠,钟源清;混凝土拱坝设计应力控制标准的研究[J];人民长江;2003年11期
16 杨强;翟明杰;周维垣;;三维弹性自适应有限元及其在拱坝分析中的应用[J];水力发电学报;2006年03期
17 彭宣茂;;拱坝有限元计算的前后处理技术[J];河海大学学报(自然科学版);1990年01期
18 陈祖坪;陈式慧;;物理正交异性对拱坝应力的影响[J];水利水运工程学报;1993年02期
19 黄文熙;;圆拱形变方程及其对拱坝分析的应用[J];水利学报;1962年03期
20 饶宏玲,计家荣;拱梁分载法拱坝抗拉强度准则研究[J];水力发电;2002年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陆军;武清玺;甄红锋;;复杂地基上拱坝的随机力学仿真与可靠度计算[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
2 徐明毅;薛娈鸾;陈胜宏;;大花水拱坝的块体元法和拱梁分载法耦合分析[A];第一届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2005年
3 詹志兰;陈益人;狄义华;;聚氨酯涂层织物梯形撕裂性能的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
4 孟祥宇;褚祥诚;李龙土;;采用兰杰文结构压电陶瓷微电机的设计与振动测试[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 管锋;黄丽红;郑立伟;余庆林;李鹏;李君;;海洋修井机底座有限元分析及优化设计[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年
6 郭迎春;;黄海牌BOBI型客车有限元强度计算分析[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
7 吴纬强;王生印;袁勇;;围护结构有限元分析系统实现与工程应用[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
8 朱万旭;郑晓龙;黄颖;;预应力锚板结构强度校核方法[A];第十一届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2001年
9 陈欣;周维垣;杨若琼;;损伤模型的界面元方法实现及其在高拱坝分析中的应用[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
10 王彪;胡源申;李家新;惠志刚;黄发元;叶军;;马钢2500m~3新2号高炉冷却壁工作状态下的温度场与热应力研究及长寿对策[A];2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张萍;高拱坝地基综合变形参数计算及加固优化研究[D];武汉大学;2010年
2 吴党中;拱坝优化时基础变模敏感性及坝肩传力洞增稳效应研究[D];浙江大学;2012年
3 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
4 朱林;硅基微尺度燃烧器燃烧特性与结构失效的研究[D];中国科学技术大学;2008年
5 何其真;三维模型的表达、分析及其在三维仿真与模型检索中的应用[D];中国科学技术大学;2010年
6 张敏;南京大胜关长江大桥受力特性、计算方法、桥面疲劳和防腐问题研究[D];中南大学;2010年
7 唐亮;液化场地桩—土动相互作用p-y曲线模型研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 张兆成;新型压电尺蠖精密驱动器柔性机构分析与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王国峰;钢质车轮疲劳虚拟评价研究[D];燕山大学;2011年
10 王文昌;三维曲井抽油杆柱动力学特性分析方法研究与应用[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱方剑;基于分载法变形假定的拱坝有限元分析研究[D];浙江大学;2011年
2 傅春江;华光潭拱坝扬压力偏高成因分析及安全性评价[D];浙江大学;2011年
3 李远辉;富川水电站拱坝应力与稳定设计计算研究[D];南昌大学;2012年
4 武启斌;石膏山拱坝空间有限元弹塑性分析[D];太原理工大学;2012年
5 王海娟;基于ANSYS的拱坝等效应力分析及考虑施工加载过程对坝体应力的影响研究[D];西北农林科技大学;2010年
6 张迎霞;体外预应力悬索分载法加固混凝土梁的试验研究与理论分析[D];武汉理工大学;2005年
7 韩玲;预应力悬索分载法加固混凝土梁的试验研究[D];武汉理工大学;2003年
8 刘莹;模拟浇注程序下的拱坝体形优化研究[D];昆明理工大学;2009年
9 黄朝煊;薄高拱坝坝体屈曲稳定初探[D];西北农林科技大学;2011年
10 越国明;预应力混凝土受弯构件的变形控制[D];华南理工大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978