拉西瓦拱坝的模态计算方法优化

计算采用三维有限元方法。拱坝基础的取值范围为：基础深度取0.75倍坝高（200m），上游取1倍坝高（250m），下游取至水垫塘末端（240m），库水取1倍坝高（250m）。材料参数为：坝体混凝土弹性模量取其动弹模E=33GPa，混凝土泊松比为0.167，容重γ=24k N/m3；基础弹性模量取其动弹模E=22GPa，泊松比为0.25，容重γ=27k N/m3。

计算分为空库和满库时简化模型的干模态和湿模态。不考虑附属结构的影响固然可以简化计算，但这样做对坝体的自振特性的影响有多大并没有得到充分的论证和评估。而且，附属结构作为突出坝体的部分容易产生动力放大效应和应力集中。所以为了研究在各种振源作用下坝体与附属结构的响应，还是应该建立充分体现坝体体型特征的模型（完整体型）。大坝完整体型的计算方法与简化体型是一样的，但完整体型模型的结构形式远为复杂。模型中准确体现了坝体的表孔、中孔、底孔以及上、下游的闸墩等附属结构，基础模拟范围与简化体型一样。计算模型如图8.6、图8.7所示。完整模型前四阶振型结果如图8.8～图8.11所示。

图8.6　空库时简化体型的有限元模型

图8.7　空库时完整体型的有限元模型

图8.8　第一阶振型（1.7917Hz）

图8.10　第三阶振型（2.816Hz）(www.xing528.com)

图8.9　第二阶振型（1.9473Hz）

图8.11　第四阶振型（3.536Hz）

上面进行了几种不同情况下的模态计算，在各种情况下坝体的自振特性是不同的，为了便于比较把各种情况下坝体的自振频率列入表8.4中。

表8.4　拉西瓦拱坝自振特性表单位：Hz

续表

注 “干”表示简化体型干模态；“湿”表示简化体型湿模态；“完”表示完整体型，带有闸墩。