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拱坝动水压力及气幕隔震技术研究

专 业: 岩土工程
关键词: 水工气幕 隔震 流固耦合 动水压力 拱坝地震反应 水弹性
分类号: TV31  TV64
形 态: 共 162 页 约 106,110 个字 约 5.076 M内容
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内容摘要


该文从流固耦合理论出发,运用数值模拟方法,研究拱坝地震动水压力和水可压性对地震动水压力及坝体地震反应的影响;利用非线性有限元分析,在国内外首次从理论上分析了水工隔震气幕的力学性态、减震机理和隔震效果,并深入探讨和谁了将隔震气幕运用于金少江溪洛渡高拱坝的技术可行性,得到了具有重要科学意义和实际价值的成果。

首先应用子结构法,对拱坝-地基动力系统进行动力凝聚,大大缩减了系统的自由度,降低了议程的阶数,提高了计算效率和计算精度、通过改进Wilson θ法和积分过程,直接求解动力系统的位移函数,避免间接计算导致的地误差,保证了计算精度。

运用流固耦合理论,详细论述了考虑水的可缩性时,在有限无模型中利用工技术求解流固耦合问题的方法和过程。

并以此为基础,研究在动力激励下和地需求运动过程中,水的可压性对大坝动水压的。

通过对比分析表明,国内外常用的韦斯特伽特公式计算的库水附加质量偏大,在动力激励下会导致较大的误差;考虑水的可压缩性,拱坝在地震中会产生较大的动水压力和拉应力。

提出和构建了水工隔震气幕的非线性动力有限元模型,并用子结构法理论求解其非线性有限元方程。

研究表明,气幕在地震中具有良好的隔震性能,可显著低动水压力,对坝体在地震中的动力响应有较大的抑制作用……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1 流固耦合问题的特征
1.2 流固耦合问题的分析方法
1.2.1子结构法频域分析法
1.2.2拉格朗日法
1.2.3欧拉法
1.3 坝与水的相互动力作用
1.3.1韦斯特伽特公式
1.3.2水库附加质量的有限元模型
1.3.3水体可压缩性对坝体动力反应的影响
1.4 影响动水压力的主要因素
1.4.1坝与地基的相互作用及地震波的方向对动水压力的影响
1.4.2库底边界条件对动水压力的影响
1.5 动水压力对大坝的抗震性能的影响
1.6 减小动水压力和动力反应的工程措施
1.7 本文研究的目的、意义和主要研究方法及技术路线
1.8 本文的组织安排
第2章 拱坝动力体系有限元模型的动力凝聚
2.1 概述
2.2 无质量地基模型
2.2.1引言
2.2.2无质量地基对上部结构刚度的贡献
2.2.3算例
2.3 本章小结
第3章 对Wilson θ法的改进
3.1 概述
3.2 传统积分法
3.2.1直接积分法
3.2.2 Wilson θ法
3.2.3阻尼矩阵的确定
3.3 Wilson θ法的改进
3.4 改进Wilson θ法的检验
3.5 本章小结
第4章 坝与水的耦合振动分析
4.1 流固耦合振动方程
4.1.1流固耦合分析方法
4.1.2流体运动方程
4.1.3流固耦合的有限元格式
4.1.3流固耦合矩阵
4.2 流固耦合系统的本征方程
4.3 流固耦合方程的解法
4.3.1用改进后的Wilson θ法进行逐步积分时的流固耦合方程
4.3.2用迭代法对流固耦合方程进行逐步求解
4.3.3计算方法的检验
4.4 水不可压缩时动力方程的求解
4.5 动力激励时坝与水的动力相互作用
4.5.1水库长度对坝体动水压力的影响
4.5.2可压缩性对动水压力的影响
4.5.3坝体的动力反应
4.6 本章小结
第5章 水工隔震气幕原理及其数值模型
5.1 引言
5.2 气体弹簧的力学模型
5.2.1气体弹簧
5.2.2气体弹簧的粘弹性模型传统模型
5.2.3滞弹性模型
5.3 水工隔震气幕的动力模型
5.4 水工气幕的有限元模型
5.4.1气幕单元刚度矩阵推导
5.4.2气幕单元的体积模量
5.4.3子结构法在气幕隔震下的流固耦合分析中的应用
5.5 本章小结
第6章 溪洛渡双曲拱坝地震反应分析
6.1 工程概况
6.2 计算条件
6.3 振型分析
6.4 地震反应分析
6.4.1计算工况
6.4.2位移反应
6.4.3加速度反应
6.4.4动水压力
6.4.5坝体应力反应动应力
6.5 本章小结
第7章 溪洛渡双曲拱坝地震动水压力及气幕隔震研究
7.1 概述
7.2 动水压力反应
7.3 水工气幕的隔震性能
7.4 本章小结
第8章 结语
参考文献

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中图分类: > TV31 > 工业技术 > 水利工程 > 水工结构 > 结构理论和计算
其他分类: > TV64 > 工业技术 > 水利工程 > 水利枢纽、水工建筑物 > 挡水坝

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