【正文】 不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。Mpa(C混凝土的抗壓強(qiáng)度為22Mpa)滿足強(qiáng)度要求。下游邊坡:1:～1:。具體步驟如下：a) 立模型b) 模態(tài)分析，獲得模態(tài)解既得到振型和固有頻率c) 進(jìn)行譜分析d) 擴(kuò)展模態(tài)，要在POST1中觀察計(jì)算結(jié)果，則必須擴(kuò)展振型，將振型寫進(jìn)結(jié)果文件中e) 合并模態(tài)，常用的方法有全二次組合CQC、分解組組合方法GRP、雙求解和方法DSUM、先求平方和再求平方根的方法SRSS以及NRLSUM方法。它主要用在時(shí)間里程分析中，以確定結(jié)構(gòu)對(duì)隨機(jī)荷載或隨時(shí)間變化的荷載的動(dòng)力響應(yīng)情況。Database and results file output:。Number of modes to expand[MXPAND,NMODE]:指定要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)。載荷可以施加在實(shí)體模型上，也可以施加在有限元模型上，具體加載的方法參見書《》151161頁。Mass matrix formulation[LIMPM]:使用該選項(xiàng)可以采用默認(rèn)的質(zhì)量矩陣形成方式或者集中質(zhì)量矩陣近似方式。在抗震中，主要應(yīng)用模態(tài)分析和譜分析。水庫蓄水會(huì)影響震源活動(dòng)條件可誘發(fā)地震活動(dòng)，而地震作用是典型的動(dòng)態(tài)作用，在地基隨機(jī)性運(yùn)動(dòng)的影響下，可能使基巖斷層活動(dòng)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，沙地層液化，庫水對(duì)壩產(chǎn)生動(dòng)水壓力，建筑物開裂或傾倒，填土對(duì)擋土建筑物產(chǎn)生動(dòng)土壓力、水庫庫岸崩塌、土石壩壩坡滑動(dòng)或沉降裂縫等作用效應(yīng)，而對(duì)于這一系列的破壞，對(duì)水工建筑物的危害非常大，故需進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。圖形顯示S3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3st principal S3選項(xiàng)，單擊OK按紐觀察第三主應(yīng)力結(jié)果。荷載的梯度計(jì)算公式： 實(shí)體模型加載，選擇主菜單Solution/Define loads/Apply中的分類加載子菜單中的命令。然后再將面網(wǎng)格化。很多情況下，例如裂紋分析、應(yīng)力集中等，都要求某個(gè)局部的網(wǎng)格具有比較精細(xì)的劃分，以便獲得精確的結(jié)果。壩體上下游基礎(chǔ)寬度均取壩高的2倍，基礎(chǔ)深取2倍壩高建模的方法是先創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)，根據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建面，利用布爾運(yùn)算建立基本的平面模型，然后對(duì)該平面模型網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分是壩體于基礎(chǔ)的接觸面的各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否對(duì)應(yīng)是關(guān)鍵。在ANSYS中，總是將幾何尺寸很大的方向指定為總體坐標(biāo)系的Z方向，模型需要在總體坐標(biāo)系的XOY平面建立模型，這時(shí)它們具有以下行為特征：1）Z方向的應(yīng)變?yōu)榱悖嬖趹?yīng)力。圖12本單元具有塑性、蠕變、輻射膨脹、應(yīng)力剛度、大變形以及大應(yīng)變的能力。防浪強(qiáng)頂至設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位的高差，可按下式計(jì)算 　　　　　　 　 = 　　　　　　 　　　　式中：——波浪爬高高度，； ——波浪中心線至靜水位的高度，；——波長(zhǎng)，；——壩前水深，； ——計(jì)算風(fēng)速，是指水面以上10m處10min的風(fēng)速平均值，水庫為正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期的最大風(fēng)速，校核洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值； ——庫面的波浪吹程，； ——安全超高m， (1)、設(shè)計(jì)洪水位情況： D=2km，V=22m/s=1m == ===++=因此設(shè)計(jì)蓄水位時(shí)防浪墻頂高程▽=+=(2)、校核洪水位：D=2km，V== == ===++=因此校核洪水位時(shí)防浪墻頂高程▽=+=取、壩頂高程=161m。（2）擋水壩段和廠房壩段符合抗滑穩(wěn)定要求。圖517基本組合廠房壩段第一主應(yīng)力分析圖在壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不超過廊道中心線，滿足規(guī)定要求。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。 特殊組合（一）壩體荷載圖、變形圖、應(yīng)力圖 圖56 特殊組合（一）加載圖 圖57 特殊組合（一）變形圖。為此，～、且不小于4～5m處設(shè)置灌漿廊道。（2） 有限元求解 通過對(duì)模型外部作用力的加載，利用能量最低原理和函數(shù)值定理換成一組線性聯(lián)立方程組，如元素剛度矩陣計(jì)算[K]、系統(tǒng)外力向量的組合{F}、線形代數(shù)方程[K]{U}={F}等，使每組作用力都轉(zhuǎn)換在作用在單元體上的荷載，然后進(jìn)行計(jì)算處理。4 有限元分析方法與ANSYS簡(jiǎn)介 有限元ANSYS簡(jiǎn)介有限元法（Finite Element Method/FEM）又稱有限單元法或有限元素法，是結(jié)構(gòu)分析的一種數(shù)值法，自從1960年柯勞夫（）提出“有限元法”的名稱以來，有限元法的研究工作蓬勃發(fā)展，在工程領(lǐng)域中作用日益增強(qiáng)，已成為分析連續(xù)體力學(xué)問題最新穎和最有效的工具。重力壩剖面尺寸大,因而抵抗洪水漫頂、滲漏、地震和戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的能力都比土石壩強(qiáng)。 表41三種壩型比較表類型條件土石壩混凝土重力壩拱壩筑壩材料壩址附近要有土石料場(chǎng)壩址附近要有砂石，礫料場(chǎng)壩址附近要有砂石，礫料場(chǎng)地形條件對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng)對(duì)地形，地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。 重力壩建模參數(shù)1． 壩體：混凝土的彈性模量E=，密度為2400Kg/m3，泊松比為ｖ=，抗拉強(qiáng)度Fc=2． 巖基：彈性模量E=，密度為2700Kg/m3，泊松比為ｖ=。（6）重力壩是大體積混凝土建筑物，施工時(shí)混凝土的水化發(fā)熱和散熱、硬化收縮將引起壩體內(nèi)溫度和收縮應(yīng)力，可能使壩體產(chǎn)生裂縫。（2） 重力壩對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。典型年選擇：甲種洪水：1994年6月（全流域大水）、2006年7月（武江大水）。風(fēng)向、風(fēng)速：，最大風(fēng)速22m/s（1970年8月11日），最多風(fēng)向?yàn)镹NW。武江全河長(zhǎng)260km，流域面積7097km2。 水文 氣象 武江流域位于五嶺山脈以南，屬東亞季風(fēng)氣候區(qū)。 蒸發(fā)量：多年平均蒸發(fā)量1039mm。乙種洪水：1976年6月（湞江大水）。任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因?yàn)閴误w作用于地基面上的壓應(yīng)力不高，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求也較拱壩低，甚至在土基上也可以修建高度不大的重力壩。因此，在澆筑混凝土?xí)r，需要有嚴(yán)格的溫度控制措施。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及內(nèi)容確定樞紐布置方案，繪出上游或下游立視圖。拱壩的理想地形是左右兩岸對(duì)稱，岸坡平順無突變地質(zhì)條件對(duì)地基地質(zhì)條件要求較低對(duì)地基要求較低壩基處的巖基要求堅(jiān)硬，完整，質(zhì)地均勻，穩(wěn)定氣候條件適應(yīng)各種不同氣候?qū)ν饨鐨夂驐l件的適應(yīng)性好溫度變化對(duì)壩體應(yīng)力影響顯著泄洪要求泄洪建筑物應(yīng)具有足夠的泄洪能力，壩體在洪水位以上要有足夠的安全超高，以防洪水滿頂，造成壩的失事。施工方便。有限元法的實(shí)質(zhì)就是把具有無限個(gè)自由度的連續(xù)體，理想化為只有有限個(gè)自由度的一組有限個(gè)且按一定方式聯(lián)結(jié)在一起的組合域。（3） 后置處理 將解題部分所得的解答如：變位、應(yīng)力、反力等資料，通過圖形接口以各種不同表示方式把等位移圖、等應(yīng)力圖等顯示出來5 壩體的設(shè)計(jì)及有限元分析計(jì)算 擋水壩段設(shè)計(jì) 輪廓尺寸確定 設(shè)計(jì)時(shí)考慮各影響因素：荷載、地基、運(yùn)用、材料、施工條件等影響，擬定幾個(gè)方案比較，選出最優(yōu)方案。廊道斷面多為城門洞形，寬度和高度應(yīng)能滿足灌漿作業(yè)的要求，～3m，高位3～4m。圖58 特殊組合（一）壩體第一主應(yīng)力分析圖在壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不超過廊道中心線，滿足規(guī)定要求。因此作用于上游面的水壓力及基礎(chǔ)揚(yáng)壓力呈三角形分布，所以重力壩的基本剖面是三角形。 圖518基本組合廠房壩段第三主應(yīng)力分析圖結(jié)論：按抗剪強(qiáng)度公式：基本組合 = [] 滿足穩(wěn)定要求可見擋水壩段滿足抗滑穩(wěn)定要求。擋水壩段在基本組合，特殊組合（一），特殊組合( 二), , ,，滿足要求；， ， ，分別大于規(guī)范要求值 ， ，滿足要求。壩底高程為80m，壩高H=16180=81m，上游壩坡坡率取n=0，下游壩坡坡率取m=，壩頂寬度取8m。并有一個(gè)選項(xiàng)可以支持額外的位移形狀。 PLANE42 單元 圖13 SOLID65幾何模型圖：①平面應(yīng)力模型 當(dāng)結(jié)構(gòu)中任何位置點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（六個(gè)應(yīng)力分量）中某方向上應(yīng)力分量為零，其他兩個(gè)方向上應(yīng)力不為零，這時(shí)三維空間結(jié)構(gòu)處于平面應(yīng)力狀態(tài)。2）Z方向幾何尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于X和Y方向上尺寸。平面網(wǎng)格劃分后對(duì)該壩體和基礎(chǔ)分別拖拉形成空間模型。網(wǎng)格細(xì)化的命令在主菜單中的Preprocessor/meshing/modify mesh子菜單中。網(wǎng)格劃分可以采取先劃分線，再劃分面。荷載的施加主要考慮三種工況，分別是基本組合、特殊組合（一）和特殊組合（二）。 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