重力壩抗震性能有限元分析＊

王金龍

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

重力壩抗震性能有限元分析＊

王金龍

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

建立了重力壩結構的有限元分析模型。采用靜力理論和動力理論,對壩體進行了靜力分析和動力分析,得到了壩體變形圖、合位移等值線圖、有效應力等值線圖、壩體振型圖。通過分析可以得到地震載荷對壩體產生的影響,并為壩體的設計提供理論依據。

重力壩;抗震性;有限元;地震

地震是一種常見而又危害極大的自然現象。在臨近地震中心的地方,地面先是上下震動,然后開始水平震動,隨著地震中心距離的增大,兩種震動逐漸減弱,而且上下震動不如水平震動明顯[1]。

1 地震作用理論

1.1 靜力理論

靜力理論創始于意大利,發展于日本。1900年代,日本學者大森房吉、佐野利器等對其發展做出了重要貢獻。靜力理論認為,結構物是剛體,其最大加速度等于地震動最大加速度,所以結構所受地震力為:

式中,W為物體重量;k為水平地震系數,日本稱為工程震度或工程列度。

此方法比較簡單,且用這種方法設計的建筑物大多經受了一般地震的考驗。但該方法完全忽略了結構本身的動力特性的影響,因此只適合于低矮的,剛性較大的建筑,如路基、擋土墻和重力式橋臺等[2]。

1.2 動力理論

動力理論主要包括反應譜理論、隨機振動等非線性振動理論,以及現在數值仿真常用的時程分析法。對于反應譜理論,它考慮了地震時地面的運動特性與結構物自身的動力特性,是以單質點體系在實際地震作用下的反應為基礎來分析結構反應的方法,是當前工程設計應用最為廣泛的抗震設計方法。……