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考虑坝水相互作用的动力平衡方程优化:简化坝水相互作用的动力平衡方程

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:动水压力与坝面加速度反应是相互作用的,也就是库水与坝体作耦合振动。顾淦臣、张振国对混凝土面板堆石坝作了考虑动水压力与不考虑动水压力的三维有限元法分析比较。动水压力对面板的动应力影响也较大。当坝坡为1 ∶2,动水压力增大面板的动应力10%左右;当坝坡1 ∶1.3,动水压力使面板的动应力增大40%左右。由此可见,对混凝土面板堆石坝进行动力分析,应当考虑坝水相互作用。

考虑坝水相互作用的动力平衡方程优化:简化坝水相互作用的动力平衡方程

混凝土面板受库水压力作用,除了在静力有限元分析中考虑坝面结点的水荷载外,在动力有限元分析中,还要考虑动水压力的作用。动水压力与坝面加速度反应是相互作用的,也就是库水与坝体作耦合振动。顾淦臣、张振国(1987)对混凝土面板堆石坝作了考虑动水压力与不考虑动水压力的三维有限元法分析比较。如图7.11 (a)所示,坝高120m,坝顶长150m,坝顶宽10m,水域长度取5 倍坝高。堆石体考虑静力非线性和动力非线性,混凝土考虑动力非线性。在计算过程中,剪切模量G 和阻尼比λ随剪应变γ的增大而分时段改变,因而自振频率ω1也随之改变。输入1976 年唐山地震迁安余震的3 向地震过程线,并将顺河水平向最大加速度放大为2.286m/s2,竖向和坝轴向最大加速度放大为1.524m/s2。计算结果是地震6s时,不计动水压力,坝的基频ω1=10.43 rad/s;计及动水压力,坝的基频ω1=8.52rad/s。对3 种坝坡 (1∶1.3,1∶1.6,1∶2.0)作了不计动水压力和计及动水压力的面板最大位移反应的比较,如图7.11 (b)、图7.11 (c)、图7.11 (d)所示。图上表示的是大坝中间面板 (即河床中的面板)的x 方向 (顺河向)的最大水平动位移ux和y 方向(竖向)的最大竖向动位移uy。由图可见,坝坡越陡,动水压力的影响越大。较平缓坝坡(1∶2.0)动水压力的影响仍然很明显,使面板动位移增大15%~25%。动水压力对面板的动应力影响也较大。当坝坡为1 ∶2,动水压力增大面板的动应力10%左右;当坝坡1 ∶1.3,动水压力使面板的动应力增大40%左右。由此可见,对混凝土面板堆石坝进行动力分析,应当考虑坝水相互作用。

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图7.11 不计动水压力和计及动水压力面板最大位移反应比较

(a)大坝剖面;(b)1∶1.3 坝坡;(c)1∶1.6 坝坡;(d)1∶2.0 坝坡o—计及动水压力;×—不计动水压力

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