【摘 要】
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重力坝主要依靠自身重力来维持稳定,因其有施工简单、结构可靠、对地形适应性好、施工导流方便等诸多优点,目前被广泛运用于世界各地。现阶段我国正重点开发西南地区的水利资源,而这些地方恰恰正是地震的多发地带,一旦大坝失事,将会直接威胁到下游地区群众的生命财产安全。因此,对坝体进行静态和动态分析,研究其静动力特性,对其抗震安全性做出评价,具有重大的现实意义。本文以某混凝土重力坝工程为实例,利用大型有限元分析
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重力坝主要依靠自身重力来维持稳定,因其有施工简单、结构可靠、对地形适应性好、施工导流方便等诸多优点,目前被广泛运用于世界各地。现阶段我国正重点开发西南地区的水利资源,而这些地方恰恰正是地震的多发地带,一旦大坝失事,将会直接威胁到下游地区群众的生命财产安全。因此,对坝体进行静态和动态分析,研究其静动力特性,对其抗震安全性做出评价,具有重大的现实意义。本文以某混凝土重力坝工程为实例,利用大型有限元分析软件ANSYS对该重力坝进行三维有限元静动力分析,得到了坝体在兴利工况和地震工况下的变形和应力分布情况,并对其抗滑稳定性进行了检验并研究齿墙宽度对坝基面处应力及重力坝抗滑稳定性的影响。主要结论有:(1)兴利工况和地震工况之下,坝体整体的变形不大,能够满足设计要求。坝体在坝踵、坝趾、斜坡变化区域、孔洞附近、曲面附近均易产生应力集中现象。需要在结构设计以及施工时引起注意。(2)在地震工况之下,上下游折坡点附近、坝踵、坝趾以及孔洞、曲平面连接处附近,均出现了一定范围的拉应力集中现象,且拉应力的数值都远远超过了坝体的抗拉强度设计指标,这些部位都需要重点进行配筋计算。(3)相比于拟静力法,采用反应谱法和时程分析方法计算得到的重力坝位移和应力响应值是最大的,这也间接说明了在抗震设计中拟静力法计算分析已不太符合结构抗震设计的要求。反应谱法和时程分析法计算结果大致一致,但时程分析法计算的结构位移响应要比反应谱法计算的值大,因此对于一些重要的结构,在进行抗震分析时,建议采用反应谱法分析并且根据场地条件生成人工地震波进行时程分析计算验证,保证结构抗震设计的安全性。(4)坝体在坝基面以及碾压层的抗滑性能均满足要求,不会发生滑动破坏。(5)坝基增设齿墙可以有效的降低坝踵处的应力集中现象且齿墙可以提高重力坝的抗滑稳定性;就本文研究重力坝而言,研究分析得出最有利于抗滑稳定的齿墙宽度为5m。
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