文档介绍：水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析付杰,张建伟,王涛华北水利水电大学水利学院,河南省郑州市450046摘要:本文以拉西瓦拱坝为研究对象,考虑流固耦合效应,土体-结构相互作用,依据弹性波理论,利用有限元软件ANSYS建立拉西瓦拱坝结构无质量地基模型和粘弹性边界模型,分别进行拱坝结构模态分析,研究不同流固耦合模式对拱坝动力特性的影响。分别对无质量地基模型与粘弹性边界模型进行地震波输入,进行线弹性地震响应分析,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。研究表明:,对应振型为反对称形式;同时考虑库水可压缩性和无限地基辐射阻尼均会降低拱坝地震响应;粘弹性边界模型能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型相比,%。关键词:拉西瓦拱坝;振动特性;粘弹性边界;动力响应;水体-结构-地基耦联中图分类号::A0引言拱坝可以充分利用混凝土材料的抗压强度,坝体厚度薄,节省筑坝材料,具有承载力强、经济性好的优点。我国西南、西北地区水能资源丰富,且多为高山峡谷地形,因此在这些地区修建了很多的高拱坝工程。这些300m级的高拱坝工程投资巨大、效益可观,是我国西电东送战略的重要支撑。但这两个地区也是我国地震频度极高的高地震烈度区,历史上多次发生破坏力较大的地震,所以这些高拱坝的抗震安全问题就非常突出Error!Referencesourcenotfound.。针对拱坝的抗震设计方法,CloughError!,这个模型目前仍被广泛应用。无质量地基模型截取一定范围的地基,并设定地基密度为0或者是一个接近于0的值,仅考虑地基弹性对坝体反应的影响,地震动仍以地表加速度形式直接施加于地基边界上,地震波以无穷大的速度瞬间到达坝体和地基的交接面,从而避免了地震波在地基中传播放大的效应。DeekError!,利用弹簧的回复力模拟远域地基弹性恢复性能,并基于柱面膨胀波和剪切波的假设推导了二维模型的粘弹性人工边界条件Error!Referencesourcenotfound.,之后刘晶波基于外行波为球面膨胀波和剪切波的假设推导了三维模型的法向和切向的粘弹性人工边界Error!Referencesourcenotfound.,而且给出了适用于粘弹性人工边界的边界节点等效荷载地震波动输入方法Error!Referencesourcenotfound.。而后刘晶波等Error!,并在其基础上利用单元矩阵等效原理采用普通有限单元构造了等效粘弹性边界单元来实现粘弹性边界的功效。综上所述,本文以拉西瓦双曲拱坝为研究对象,建立地基-坝体-库水三维有限元模型,考虑不同库水耦合对其进行模态分析,基于模态分析结果,对拉西瓦拱坝进行不同库水耦合形式(附加质量和流固耦合)和不同地基边界(无质量地基和粘弹性边界)的线弹性地震响应分析,分析库水可压缩性和地基辐射阻尼对拉西瓦拱坝地震响应的影响。BIN14单元一端固定,另一端与有限人工边界的边界节点相连。地震动输入问题可通过作用在人工边界上的自由场运动,最终转