专业论文 | 基于数字化拱坝安全性分析

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作者：张旋

单位：洛阳理工学院

工程背景

拱坝是一种典型的水工结构，目前我国水工结构建设处于快速发展阶段，不仅在国内有较多的建设项目，而且一带一路基建项目中也有不少建设项目。拱坝的设计与建设受到水文地质环境的影响，因此拱坝的尺寸、材料和选址等问题制约了拱坝的设计与建设，并且对其服役的安全性也有很大的影响。

本文采用参数化方法设计了一座高220m，坝顶横跨470m，坝底稳固在200m的河床之上的双曲率拱坝几何模型，同时将泄洪口和“V”字形地形参数化，协助双曲拱坝的形态设计。

拱坝在多荷载工况下安全性分析主要有以下内容：

① 静水压力作用下的模型竖向切片、横向切片和整体模型的应力，依据应力判断其安全性；

② 分析在正常蓄水位时水面产生波浪荷载对拱坝安全性影响；

③ 依据我国现行抗震设计规范，分析多遇地震和罕遇地震水平方向设计反应谱作用下的动力响应对其安全性影响；

④ 进行多遇地震和罕遇地震的动力时程分析响应，评估拱坝的安全性；

⑤ 采用流固耦合计算方法，分析拱坝在泄洪状态下的安全性。

1. 水压应力分析

在水坝表面静水压力，得到坝体上的变形和应力分布。

2.波浪荷载作用分析

模拟波浪，生成波浪荷载，而后施加在坝体上进行分析，得到变形和应力结果。

3. 地震反应谱分析

定义地震反应谱曲线，分别进行多遇地震和罕遇地震下的反应谱分析。

4.地震时程分析

定义地震波曲线，分别进行多遇地震和罕遇地震下的时程分析。

5.泄洪分析

采用CEL方法模拟水坝泄洪的分析。

采用有限元分析方法计算坝体上典型位置应力值与理论解析值进行对比，两者结果相差5.9%，证明了选取的理论分析方法与有限元数值分析的合理性。

在此基础上，对水坝在水压力、波浪荷载、地震反应谱、地震时程、泄洪等问题的分析。

来源：思茂信息

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首次发布时间：2024-06-29

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