【正文】 在這里只考慮對(duì)壩體影響較大的荷載，如上下游水壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力、自重。2）主要荷載有：上、下游靜水壓力；泥沙壓力；揚(yáng)壓力。本設(shè)計(jì)采用彈性理論的有限元法 。2）各工況的應(yīng)力分析：圖形顯示S1主應(yīng)力：選擇菜單Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsNodal Sol彈出Contour Nodal Solution Data對(duì)話框，在 Contour Nodal Solution Data選項(xiàng)的左側(cè)列表中選中Stress選項(xiàng)，右側(cè)列表中選擇1st principal S1選項(xiàng)，單擊OK按紐觀察第一主應(yīng)力結(jié)果?？辜魯鄰?qiáng)度公式： 式中：——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； ——壩體混凝與壩基接觸面的抗剪斷擦系數(shù)，； ——壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪凝聚力，；——壩基接觸面的截面積。擋水壩段穩(wěn)定計(jì)算成果表穩(wěn) 定 計(jì) 算組合計(jì)算量符 號(hào)基本組合特殊組合(一)特殊組合(二)垂直力∑ W↓(N)108109108水平力∑ P (N)108109108抗剪公式抗剪斷公式穩(wěn)定指標(biāo)分析總結(jié)1）按抗剪強(qiáng)度公式：基本組合 =[] 滿足要求特殊組合(一) =[] 滿足穩(wěn)定要求特殊組合(二) = [] 滿足穩(wěn)定要求2）按抗剪斷強(qiáng)度公式：基本組合 =＞[] 滿足要求特殊組合（一） =[] 滿足要求特殊組合（二） =＞[] 滿足要求可見擋水壩段滿足抗滑穩(wěn)定要求 水工建筑物抗震設(shè)計(jì)我國(guó)受環(huán)太平洋地震帶的影響，地震活動(dòng)頻繁，歷史上多次發(fā)生災(zāi)害性大地震，全國(guó)大部分地區(qū)為抗震設(shè)防區(qū)，近期又處于地震活動(dòng)上升期，需要重視水工建筑物的抗震設(shè)計(jì)。本工程中根據(jù)壩址所處地區(qū)的歷史震害調(diào)查和近代地震記錄擬訂為七度，在設(shè)計(jì)中參見《水工建筑物設(shè)計(jì)手冊(cè)》在經(jīng)受79度地震的地區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)水工建筑物時(shí)，必須考慮專門要求，由此根據(jù)工程中的各種資料（庫(kù)容、下游防護(hù)等）擬定為三級(jí)建筑物。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析包括模態(tài)分析、譜響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)和譜分析。第一，模態(tài)分析屬于線性分析，也就是說(shuō)，在模態(tài)分析中只有線性行為是有效的，如果在分析中指定了非線性單元，在計(jì)算中將被忽略并被作為線性行為處理，如果在分析中包含接觸單元，則剛體矩陣是基于初始狀態(tài)并在分析中不被改變。Number of modes to expand{MXPAND}此選項(xiàng)只有在采用Reduced法、unsymmetrical法和damped法時(shí)需要設(shè)置，但是如果想要的到單元求的結(jié)果，則無(wú)法采用何種模態(tài)提取方法都必須打開calculation elem results選項(xiàng)。c）定義自由度，自由度的定義只有在使用reduced模態(tài)提取方式時(shí)才有效。如果在DOF處指定了一個(gè)非零位移約束，程序?qū)⒁粤阄灰萍s束代替在該DOF處的位移。g）開始求解計(jì)算：執(zhí)行路徑：main menusolutioncurrent LS求解器的輸入內(nèi)容主要是固有頻率。b）激活擴(kuò)展處理及相關(guān)選項(xiàng)，在GUI方式下執(zhí)行路徑：main menusolutionload step optsexpansion passsingle expandexpand modesANSYS提供的擴(kuò)展處理選項(xiàng)的含義分別為：Expansion pass on/off[EXPASS]:一般推薦將設(shè)置為ON。Stress calculations on/off[MXPAND,Elcalc]:如果準(zhǔn)備在模態(tài)分析中進(jìn)行譜分析并對(duì)產(chǎn)生的譜的應(yīng)力和力有特別要求時(shí)，則應(yīng)該打開此選項(xiàng)。相應(yīng)的選項(xiàng)如下：printed output:，既擴(kuò)展得到的振型，應(yīng)力和力。每一次擴(kuò)展處理在結(jié)果文件中存儲(chǔ)為單獨(dú)的荷載步。在抗震分析中用譜分析，而前面描述的模態(tài)分析是譜分析的一個(gè)必要前提，譜分析是一種將模態(tài)分析的結(jié)果與一個(gè)已知的譜聯(lián)系起來(lái)計(jì)算位移和應(yīng)力的分析技術(shù)。動(dòng)力設(shè)計(jì)方法DDAM是應(yīng)用一系列經(jīng)驗(yàn)公式和振動(dòng)設(shè)計(jì)表得到的譜分析系統(tǒng)，其所用的譜來(lái)自美國(guó)海軍研究室報(bào)告NRL1396。譜分析中必須已知結(jié)構(gòu)的振型和固有頻率。重力壩承受的主要荷載是水壓力和自重，控制剖面尺寸的主要指標(biāo)是穩(wěn)定和強(qiáng)度。符合上游邊坡:1:0～1:。 有限元建模圖21 廠房段壩建模具體網(wǎng)絡(luò)劃分與擋水壩段相同，這里不再贅述。廠房壩段穩(wěn)定計(jì)算成果表穩(wěn) 定 計(jì) 算組合計(jì)算量符 號(hào)基本組合特殊組合(一)垂直力∑ W↓(N)108108水平力∑ P (N)108108抗剪公式穩(wěn)定指標(biāo)分析總結(jié)1）按抗剪強(qiáng)度公式：基本組合 =[] 滿足穩(wěn)定要求特殊組合(一) =[] 滿足穩(wěn)定要求可見廠房壩段滿足抗滑穩(wěn)定要求結(jié)論:廠房壩段分析結(jié)果：（1）廠房壩段在各種工況作用下，滿足混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL3092005）要求。 綜上所述，廠房壩段滿足強(qiáng)度穩(wěn)定要求，在各種工況下運(yùn)行時(shí)都安全可靠。在此向王紀(jì)海老師表示深深的感謝和崇高的敬意！ 其次臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。
。 同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我還參考了有關(guān)的書籍和類似的設(shè)計(jì)，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。四年的努力與付出，隨著本次設(shè)計(jì)的完成，將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。（2）廠房壩段在各種工況下位移均較小，壩體能夠正常工作。 圖24基本組合廠房壩段加載圖 圖25特殊組合(一)加載圖 應(yīng)力分析具體應(yīng)力分析與擋水壩段相同，這里不再贅述。具體設(shè)計(jì)步驟與擋水壩相同，這里不再贅述。壩體高度為76米，壩頂寬度一般取壩高的8%~10%，考慮交通要求,經(jīng)過(guò)綜合分析,。f) 觀察結(jié)果，結(jié)果要求得出計(jì)算結(jié)構(gòu)的總響應(yīng)，包含：位移、應(yīng)力、應(yīng)變、作用反力等。有位移、速度、加速度和力功率譜密度等等形式。例如：地震，風(fēng)載，海洋波浪等等。第四步觀察結(jié)果模態(tài)分析的結(jié)果，也就是模態(tài)擴(kuò)展的結(jié)果將被寫入到結(jié)果分析文件中。d）開始擴(kuò)展處理：擴(kuò)展處理的輸出包含已擴(kuò)展的振型，而且還可以要求包含各階模態(tài)的相應(yīng)應(yīng)力分布。默認(rèn)為不計(jì)算應(yīng)力。需要注意擴(kuò)展模態(tài)只能在后處理中觀察到，且程序在默認(rèn)值為無(wú)擴(kuò)展模態(tài)Frequencyrangeforexpansion[MAPAND,FREQB,FREOE]:這是另一種控制擴(kuò)展模態(tài)數(shù)的方法。而且數(shù)據(jù)庫(kù)中必須包含求解模態(tài)時(shí)所以模態(tài)相同的分析模型。e）指定荷載步選項(xiàng)：參見書《》第五章。運(yùn)用時(shí)建議使用命令[TATOL]使程序按照剛度質(zhì)量比選擇一些附加的自由度。一般建議在大多數(shù)應(yīng)用中采用默認(rèn)的質(zhì)量矩陣形成方式，但在有些包含“薄膜”結(jié)構(gòu)的分析問(wèn)題中（如細(xì)長(zhǎng)梁和非常薄的殼），采用集中質(zhì)量矩陣近似方式經(jīng)常可以產(chǎn)生較好的結(jié)果。分析中必須指定彈性膜量EX和密度DENS，而非線性性質(zhì)被忽略。模態(tài)分析主要是計(jì)算自然頻率和結(jié)構(gòu)的模態(tài)形狀，同時(shí)提供不同的模態(tài)提取 方式，而譜分析作為模態(tài)分析的一種延伸，用于計(jì)算對(duì)于譜或PSD隨機(jī)振動(dòng)輸入的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)。本工程建筑物級(jí)別為三級(jí)，地震基本烈度為七度。在考慮到以上情況和地震作用效應(yīng)時(shí)，降低工程的失效率，增加其可靠度，從而作到設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)可靠、技術(shù)先進(jìn)的設(shè)計(jì)要求。2）Main Meungeneral PostprocNodal CalcsSummation PTTotal Force Sum。 圖19基本組合第一主應(yīng)力 圖110基本組合第三主應(yīng)力 圖111基本組合X方向位移圖圖112基本組合Y方向位移圖圖113基本組合Z方向位移圖圖114基本組合總方向位移圖基本組合計(jì)算量符號(hào)/單位數(shù)值第一主應(yīng)力壩踵σ1（兆帕）壩址第三主應(yīng)力壩踵σ2（兆帕）壩址X方向位移（㎜）Y方向位移（㎜）Z方向位移（㎜）總方向位移（㎜） 圖115 特殊組合（一）第一主應(yīng)力 圖116 特殊組合(一)第三主應(yīng)力圖117特殊組合（一）X方向位移圖圖118特殊組合（一）Y方向位移圖圖119特殊組合（一）Z方向位移圖圖120特殊組合（一）總方向位移圖特殊組合（一）計(jì)算量符號(hào)/單位數(shù)值第一主應(yīng)力壩踵σ1（兆帕）壩址第三主應(yīng)力壩踵σ2（兆帕）壩址X方向位移（㎜）Y方向位移（㎜）Z方向位移（㎜）總方向位移（㎜） 圖121 特殊組合（二）第一主應(yīng)力 圖122 特殊組合(二)第三主應(yīng)力圖123特殊組合(二)X方向位移圖圖124特殊組合(二)Y方向位移圖圖125特殊組合(二)Z方向位移圖圖126特殊組合(二)總方向位移圖特殊組合（二）計(jì)算量符號(hào)/單位數(shù)值第一主應(yīng)力壩踵σ1