基于ANSYS的重力坝坝体-地基-库水流固耦合地震响应分析

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作者 杨鹏辉 杨旭 +1 位作者 陈振宙 乔伟毅 《科学技术创新》 2024年第22期133-136,共4页

随着我国水利事业的不断发展,建立了许多大型挡水建筑物,例如混凝土重力坝等;而我国同时是一个地震高发国家,因此对于混凝土重力坝的抗震设计不可忽视。本文通过ANSYS有限元软件对工程实例以附加质量法、流固耦合法两种方法分别建立坝体... 随着我国水利事业的不断发展,建立了许多大型挡水建筑物,例如混凝土重力坝等;而我国同时是一个地震高发国家,因此对于混凝土重力坝的抗震设计不可忽视。本文通过ANSYS有限元软件对工程实例以附加质量法、流固耦合法两种方法分别建立坝体-库水-地基相互作用有限元模型,分别进行模态分析以及地震时程分析,结果表明流固耦合法对于抗震设计相较于附加质量法更有利于抗震设计。 展开更多

关键词 重力坝 坝体-地基-库水 模态分析 地震分析 ANSYS

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坝体—地基—库水体系的动力有限元分析及其应用 被引量：4

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作者 龚亚琦 陈琴 +1 位作者 崔建华 谢小玲 《水电能源科学》 北大核心 2012年第1期40-44,共5页

基于动力有限元理论建立了坝体-地基-库水体系的数值模型,分析了库水和地基联合作用对结构动力响应的影响,探讨了计算过程中涉及的动力响应输入和地震波处理等相关问题,并以某水电站岸坡坝段为例,比较了坝体-地基-库水模型与传统附加质... 基于动力有限元理论建立了坝体-地基-库水体系的数值模型,分析了库水和地基联合作用对结构动力响应的影响,探讨了计算过程中涉及的动力响应输入和地震波处理等相关问题,并以某水电站岸坡坝段为例,比较了坝体-地基-库水模型与传统附加质量-无质量地基模型的地震响应结果。结果表明,与传统附加质量-无质量地基模型相比,坝体-地基-库水模型的位移和应力均有较大的降低,可为设计安全储备提供参考。 展开更多

关键词 坝体-地基-库水体系 动力有限元分析 流固耦合 无限地基 地震动输入

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考虑动水压力和流固耦合的库水-坝体-地基系统建模与动力分析 被引量：6

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作者 赵佳耀 黄丹 +1 位作者 徐业鹏 王磊 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期524-529,共6页

结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷... 结合动水压力模型和罚函数耦合算法,考虑地基和坝体结构的接触以及边界效应,构建动水压力和流固耦合作用下的库水-坝体-地基地震响应分析模型和方法。通过与试验结果及解析解和实测数据对比,验证了本文模型和方法能准确反映系统地震荷载和分析整体耦合系统的动力响应,引入罚函数处理流固耦合界面能提高计算收敛速度。进一步以某重力坝工程实际为背景,验证本文构建的模型和方法适用于库水-坝体-地基耦合系统动力分析的可行性,并分析了地震作用下地基变形对系统动力响应的影响。 展开更多

关键词 结构抗震 动水压力 库水-坝体-地基系统 数值模拟 流固耦合

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重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究 被引量：7

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作者 王铭明 陈健云 徐强 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期715-722,共8页

对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力... 对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70m高的中低坝,地基作用可以不用考虑. 展开更多

关键词 流固耦合 Westergaard公式 附加质量 动水压力 坝体-库水相互作用

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坝体-库水动力相互作用的数值求解格式 被引量：5

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作者 赵兰浩 李同春 牛志伟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期491-495,共5页

针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算... 针对目前数值格式求解效率的不足,基于广义Newmark-β法,建立了求解坝体和库水流固耦合动力相互作用问题的2种新的数值求解格式:交错迭代法和直接积分整体求解法.导出了有限元求解公式,讨论了2种数值离散格式的特点,并结合实际工程计算比较了2种求解方法的计算效率.结果表明:2种方法均能有效地求解坝体-库水动力相互作用问题;在相同计算条件下,迭代法的计算规模要小,但花费的总机时长;整体求解法的计算效率更具优势. 展开更多

关键词 坝体-库水动力相互作用 数值求解格式 计算效率

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水动力质量实效施加方法及地基-筒型基础-塔筒体系的地震敏感性研究 被引量：2

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作者 柳国环 练继建 +1 位作者 王鸿振 于通顺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期767-775,共9页

针对海上风电结构在有限元计算中水动附加质量的施加问题,提出了一种在ABAQUS软件中简便有效易于实现的方法,可以提高有限元分析的前处理效率;建立有限元模型,分析有、无考虑水动附加质量和不同边界条件对海上风电结构自振特性的影响,... 针对海上风电结构在有限元计算中水动附加质量的施加问题,提出了一种在ABAQUS软件中简便有效易于实现的方法,可以提高有限元分析的前处理效率;建立有限元模型,分析有、无考虑水动附加质量和不同边界条件对海上风电结构自振特性的影响,并从力学角度进行分析;利用有限元模拟地震动作用下的海上风电结构塔筒响应,并对水动附加质量和边界条件进行敏感性分析。通过数值计算并结合理论分析表明:提出的水动附加质量施加方法是合理实用的;水动附加质量的施加使得结构固有频率减小,且随着阶数增大,固有频率减小的绝对值增大;边界条件对体系的模态参数影响比水动附加质量更显著,黏弹性透射边界条件下计算得到结构体系的各阶频率较固定边界均有比较明显的减小;黏弹性透射边界模型在地震动作用下的位移响应比固定边界模型大。分析结果对此类海上风电工程具有借鉴意义。 展开更多

关键词 水动力附加质量 地基-筒型基础-塔筒体系 黏弹性透射边界 模态分析 地震荷载 位移响应

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基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析 被引量：3

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作者 李艳朋 林皋 +1 位作者 胡志强 李志远 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期451-457,共7页

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计... 为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性。结果表明:库底反射系数越大,动水压力幅值越大,并且越靠近库底这种影响越明显。变库底反射系数和单一库底反射系数条件下的坝面动水压力分布及坝体动力响应相差较大,因此工程中在考虑库底吸收边界时可适当考虑变库底反射系数条件下的坝体动力响应。 展开更多

关键词 拱坝-库水-地基相互作用 声固耦合法 阻抗边界条件 有限元 库底吸收 变库底反射系数 动水压力 坝体动力响应

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考虑库水可压缩性的高拱坝动力特性分析 被引量：8

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作者 赵兰浩 李同春 牛志伟 《水电能源科学》 2008年第3期95-97,共3页

结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采... 结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案。计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响。考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采用可压缩库水模型求解高拱坝的动力特性。 展开更多

关键词 坝体-库水动力相互作用 可压缩性 高拱坝 动力特性

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辽宁葠窝水库溢流坝段裂缝状态地震反应分析 被引量：1

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作者 于程一 凌贤长 +3 位作者 唐亮 孔锦秀 丛晟亦 宋曰良 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期116-122,共7页

以裂缝状态下辽宁葠窝水库混凝土重力坝为研究对象,选用混凝土弥散裂缝本构模型,模拟强震下坝体裂缝产生与破损的全过程;利用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析法,描述库水-坝体-基岩动力耦合非线性效应,建立了溢流坝段地震反应分析三维有... 以裂缝状态下辽宁葠窝水库混凝土重力坝为研究对象,选用混凝土弥散裂缝本构模型,模拟强震下坝体裂缝产生与破损的全过程;利用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析法,描述库水-坝体-基岩动力耦合非线性效应,建立了溢流坝段地震反应分析三维有限元模型。通过对数值模型输入El Centro波,考虑库水水位变化状况,分析了溢流坝段强震响应规律与破坏特征,据此评价溢流坝段的强震安全性。分析表明:由于坝体先期存在的裂缝影响,坝踵区、坝趾区、牛腿区及闸墩与溢流堰交汇区均易发生开裂破坏;先期存在的裂缝与混凝土老化及结构劣化,显著降低了闸墩的整体刚度、消弱了坝体局部强度,增大了溢流坝段的动力反应。 展开更多

关键词 强震反应 库水-坝体-基岩相互作用 裂缝状态 辽宁葠窝水库 地震反应分析

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库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响 被引量：3

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作者 王进廷 唐庆 杜修力 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2007年第2期22-25,共4页

采用时域显式有限元方法,将库底非饱和淤砂层近似模拟为不同于库水的流体介质。以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底非饱和淤砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明非饱和淤砂层的存在有可能使得坝体地震响应增加。

关键词 拱坝-可压缩库水-地基系统 非饱和淤砂层 时域显式有限元 地震反应

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重力坝动水压力模型试验的数值重构研究 被引量：4

11

作者 王铭明 陈健云 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期192-197,227,共7页

由于试验设备及模型材料的限制,在重力坝动力模型试验中采用在坝体模型上游安置水箱内盛满水的方法模拟重力体-库水系统相互作用的效果存在误差。为此,采用流固耦合模型对重力坝动水压力模型试验进行数值重构分析的方法,研究了用上游水... 由于试验设备及模型材料的限制,在重力坝动力模型试验中采用在坝体模型上游安置水箱内盛满水的方法模拟重力体-库水系统相互作用的效果存在误差。为此,采用流固耦合模型对重力坝动水压力模型试验进行数值重构分析的方法,研究了用上游水箱中盛满水模拟地震作用下原型库水对坝体动力作用产生误差的原因。研究结果表明,水箱内水体密度及可压缩性是导致试验中坝体-水库系统相互作用效果偏小的两个原因,其水体密度偏小更为主要因素。据此,提出了修正上述误差的三种可行且准确的方法。 展开更多

关键词 数值重构 动水压力 模型试验 模型材料 坝体-库水相互作用

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流固耦合和地基辐射阻尼对乌东德拱坝地震响应的影响

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作者 王新 潘树军 《水电能源科学》 2007年第2期42-45,98,共5页

在对乌东德拱坝进行动力时程分析过程中,考虑了坝体—库水—地基的动力相互作用和地基法向边界面上采用粘-弹性人工边界条件两方面的影响,与常规无质量地基模型的计算结果对比,流固耦合和地基辐射阻尼能使坝体的动力响应值分别降低20%和... 在对乌东德拱坝进行动力时程分析过程中,考虑了坝体—库水—地基的动力相互作用和地基法向边界面上采用粘-弹性人工边界条件两方面的影响,与常规无质量地基模型的计算结果对比,流固耦合和地基辐射阻尼能使坝体的动力响应值分别降低20%和15%左右,地基辐射阻尼对乌东德拱坝动力响应的影响不显著。 展开更多

关键词 拱坝 坝体-库水-地基相互作用 粘-弹性人工边界条件 时程分析

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基于增量动力分析的混凝土重力坝抗震性能分析 被引量：13

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作者 陈灯红 谢京辉 杨乃鑫 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期48-55,共8页

基于性能的抗震设计理念,利用增量动力分析法(IDA)结合所建立的混凝土重力坝模型,根据分位分析结果评估重力坝抗震性能。以Koyna重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基... 基于性能的抗震设计理念,利用增量动力分析法(IDA)结合所建立的混凝土重力坝模型,根据分位分析结果评估重力坝抗震性能。以Koyna重力坝为例,分别建立以无质量地基法和附加质量法的传统模型和以黏弹性边界法和流固耦合法建立的坝体-地基-库水相互作用抗震分析模型。选取16条地震记录作为输入,选取地面峰值加速度作为地震强度指标、坝顶相对位移作为结构性能指标,以此为基础作IDA曲线。将两种模型分位分析结果进行对比,结果表明:针对不同保证率的地面峰值加速度(PGA),新模型总体安全冗余度高于传统模型10%～20%,以传统方法建立的抗震分析模型的计算结果偏于保守,Koyna大坝的极限抗震能力约为0. 45g,其功能保障水平约为0. 34g; IDA方法也将为今后大坝抗震设计提供一种新的思路。 展开更多

关键词 增量动力分析 坝体-地基-库水相互作用 黏弹性边界 流固耦合 抗震性能评价

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