文档介绍：基于ANSYS的阿海水电站混凝土碾压重力坝静动力分析
邹小红1,于跃2,张彩秀2
1河海大学水利水电学院,江苏南京(210098)
2昆明勘测设计研究院,云南昆明(650051)
E-mail:xiaohong84716@
摘要:采用大型通用软件ANSYS,通过对阿海水电站碾压混凝土重力坝方案各坝段分别进行平面有限元静力和动力分析,及静动结果叠加分析,探讨了坝体及基础在各种工况下的变形和应力规律,了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态,对方案的可靠性进行了评价。
关键词:ANSYS,静力分析,动力分析,谱分析,模态分析
中图分类号:TV311 TV312
阿海水电站是以发电为主,兼有库区航运、水土保持和旅游等综合效益的大型水电水利工程。,×108m3,,×108m3,×108m3,具有日调节性能。工程布置推荐方案的最大坝高138m,装机容量2000MW(5×400MW)。根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003)的规定,本工程按库容确定的工程等别为二等工程,工程规模为大(2)型;安装机容量确定的工程等别为一等工程,工程规模为大(1)型。由于本工程位于金沙江干流上,工程总体规模较大,故最终确定为一等大(1)型工程,其主要水工建筑物大坝、泄洪、冲沙建筑物和引水发电建筑物属1级建筑物,结构安全级别为Ⅰ级。坝趾区基本烈度为7度,设计地震烈度采用8度。
2 计算内容及方法
计算内容
通过阿海重力坝方案进行线性静动力有限元分析,给出坝体及基础在静动力荷载作用下的位移场与应力场等,以了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态,对混凝土重力坝方案的可靠性进行评价。静力分析,采用线弹性材料进行模拟;动力分析,采用DL5073-1997《水工建筑物抗震设计规范》中所规定的振型分解反应谱法按弹性材料进行计算[5]。
计算工况
计算考虑正常蓄水位工况、设计洪水位工况、校核洪水位工况、施工期工况和地震工况,各工况荷载组合见表1[3,4]。
表1 计算工况及荷载组合
计算工况
坝体自重
静水压力(m)
扬压力
泥沙压力
浪压力
上游水位
下游水位
厂房下游水位
基本组合
正常蓄水位
√
()
()
√
√
√
设计洪水位(P=%)
√
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√
√
施工期工况
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偶然组合
校核洪水位(P=%)
√
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√
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地震工况
正常蓄水位工况+地震作用
计算模型
结合坝体结构及坝址地质情况选取非溢流坝段、溢流坝段、厂房坝段及左冲沙底孔坝段四个坝段进行有限元分析,有限元模型见图1。模型的边界范围:坝体上、下游及坝底分别延伸2倍坝高。约束条件:上、下游两侧施加法向约束,底部施加全约束。坐标规定为:X为顺河向,上游指向下游为正;Y为竖直方向,向上为正;Z为横河向,左岸