【正文】 wer dynamic法Reduced(HOUSEHOLDER)法、unsymmetrical法和damped法中選擇一種模態(tài)提取方法，在大多數(shù)分析中都使用subspace法、blocklanczos法或者powerdynimics法，而unsymmetrical法和damped法只在特殊的情況下才能用到。其主要步驟如下：a）在次進(jìn)入ANSYS求解器solution中。其主要的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)有結(jié)構(gòu)的固有頻率、已擴(kuò)展的振型、相對的應(yīng)力等。上游壩坡坡率n=0。 首先要感謝王紀(jì)海老師，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)在王紀(jì)海老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著王紀(jì)海老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，王紀(jì)海老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，王老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。（3）廠房壩段在基本組合的作用下抗剪系數(shù)K= []，在特殊組合（一）的作用下抗剪系數(shù)K=[]，滿足混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL3092005）要求。表51 譜值計(jì)算表 計(jì)算步數(shù)頻率周期普值（f）（T=1/f）β12345678910注：本次設(shè)計(jì)采用的譜值公式： 圖127地震加載下壩體的變形2. 廠房壩段的設(shè)計(jì) 廠房壩段截面設(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。e）如果需要擴(kuò)展其他的模態(tài)，則重復(fù)步驟（2）～（4）。f）備份數(shù)據(jù)文件。在抗震設(shè)計(jì)中用振型分析法時(shí)要找出振動的特性，并結(jié)合βT曲線來提取反應(yīng)譜，而模態(tài)分析主要用于確定結(jié)構(gòu)中的振動特性固有頻率和振型，并且是瞬態(tài)動力學(xué)分析，譜響應(yīng)分析、譜分析的前提，故對地震的譜分析來講，模態(tài)分析非常重要，主要步驟具體入下所述：第一步建立分析模型在模態(tài)分析中的建立模型與其他結(jié)構(gòu)分析中的建立模型過程相似,但建立模型時(shí)值得注意以下問題?！够€(wěn)定安全指標(biāo)，查教材《水工建筑物》得基本組合，特殊組合（1）[ Ks ] = ，特殊組合（2）[ Ks ] =。 圖15 網(wǎng)格劃分 加載求解1）自由度約束：巖基作為固定端施加全約束，垂直水流流向的上壩基面施加X方向的約束2）主要荷載有：⑴自重 ⑵靜水壓力和動水壓力 ⑶揚(yáng)壓力 ⑷浪壓力 ⑸泥沙壓力 (6)土壓力 (7)地震荷載 總體上分為基本荷載和特殊荷載兩種，設(shè)計(jì)混凝土重力壩時(shí)，荷載組合可分為基本組合和特殊組合，基本組合由基本荷載所組成；特殊除相應(yīng)的基本組合外，還包括一種或幾種特殊荷載。 圖14 擋水壩ANSYS建模 網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分基本知識網(wǎng)格劃分是建模中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它將幾何模型轉(zhuǎn)化為由節(jié)點(diǎn)和單元構(gòu)成的有限元模型。在ANSYS中，模型需要在總體坐標(biāo)系的XOY平面內(nèi)建立，這時(shí)它們具有以下行為特征：1）Z方向上的應(yīng)力為零，但存在應(yīng)變。 圖11 擋水壩剖面設(shè)計(jì) 有限元建模 單元類型首先將壩體簡化建立二維模型，所以單元類型采用PLANE42。壩踵壩址在該工況下符合應(yīng)力條件，且指定方向位移變形在安全范圍內(nèi)，故設(shè)計(jì)合格。圖59 特殊組合（一）壩體第三主應(yīng)力分析圖在壩址處出現(xiàn)最大壓應(yīng)力， MPa，滿足強(qiáng)度要求。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。結(jié)構(gòu)作用明確,重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干壩段,各壩段獨(dú)立工作,、地質(zhì)和氣象條件等資料都顯示,適于修混凝土重力壩.拱壩:由于拱壩剖面較薄,壩體幾何形狀復(fù)雜,對于筑壩材料強(qiáng)度,與本樞紐地形不符,故本樞紐不宜修拱壩.土石壩:在洪水流量較大的河流上,土石壩工程的導(dǎo)流,壩址地質(zhì)條件較好,建混凝土壩具有較大優(yōu)越性,故本樞紐也不適合修土石壩.綜上選擇該水利樞紐為混凝土實(shí)體重力壩較為合理。主要建筑物設(shè)計(jì)（1）當(dāng)水壩壩段設(shè)計(jì)：確定當(dāng)水壩的實(shí)用剖面及輪廓尺寸，并進(jìn)行穩(wěn)定、應(yīng)力分析。（3）樞紐泄洪問題容易解決。 水文基本資料 根據(jù)工程位置、任務(wù)、流域地區(qū)洪水組成及已有的水文站點(diǎn)和資料，確定武江的坪石（二）、犁市水文站，湞江的長壩（湞灣）水文站和北江的韶關(guān)水位站四站為設(shè)計(jì)基本站。發(fā)源于湖南省臨武縣三峰嶺，流經(jīng)湖南省的臨武縣、宜章縣、郴縣、桂陽、汝城等五縣，于樂昌市老坪石上游約3km流入廣東省的樂昌市，經(jīng)乳源、曲江，與湞江在韶關(guān)市沙洲尾匯合注入北江。樂昌峽水利樞紐興旺溝壩址采用以武水為主的甲種洪水組成時(shí)還同時(shí)考慮樂昌峽壩址～樂昌市小區(qū)間的甲、乙兩種洪水組成。大體積混凝土可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆筑方面都比較簡單，并且補(bǔ)強(qiáng)、修復(fù)、維護(hù)或擴(kuò)建也比較方便。3 壩型選擇與樞紐布置 壩型選擇擬定三種方案：分別選擇土石壩、混凝土重力壩、拱壩三種類型進(jìn)行比較。由此可見，各樞紐方案建筑工程總投資排列順序?yàn)榉桨?1)＞方案(2)＞方案(3)，綜合考慮地形地質(zhì)、水文、施工、運(yùn)行管理等條件，選擇方案⑴，75m的溢流壩段。下游邊坡:1:～1:. 廊道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帷幕灌漿需要在壩體澆筑到一定高度后進(jìn)行，以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。 廠房壩段設(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。6 結(jié)論 這次興旺溝樞紐工程有限元分析，通過建模模擬出擋水壩段和廠房壩段，對其進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定及抗震分析，參照水工建筑物標(biāo)準(zhǔn)，最后得出以下結(jié)論： （1）擋水壩段和廠房壩段應(yīng)力分析符合規(guī)范要求，小于壩底寬度的7%，滿足要求；，同樣也小于壩底寬度的7%，雖然設(shè)計(jì)遵循材料力學(xué)的思想，在壩底不可以出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)，但是從有限元方法出發(fā)，只要出現(xiàn)的拉應(yīng)力區(qū)不超過壩底寬度的7%或壩踵到廊道帷幕灌漿中心線的長度就符合要求。本單元有 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 2 個(gè)自由度，分別為 x 和 y 方向的平移。當(dāng)一個(gè)方向的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)方向的尺寸，并且垂直于大尺寸方向的橫截面積總是保持不變形的結(jié)構(gòu)，如大壩壩體可以近似認(rèn)為符合該要求。在實(shí)際工程計(jì)算中，用戶一定要根據(jù)自己的分析目的和問題的性質(zhì)來確定劃分網(wǎng)格的密度控制。2）主要荷載有：上、下游靜水壓力；泥沙壓力；揚(yáng)壓力。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)我國受環(huán)太平洋地震帶的影響，地震活動頻繁，歷史上多次發(fā)生災(zāi)害性大地震，全國大部分地區(qū)為抗震設(shè)防區(qū)，近期又處于地震活動上升期，需要重視水工建筑物的抗震設(shè)計(jì)。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，則無法采用何種模態(tài)提取方法都必須打開calculation elem results選項(xiàng)。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。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)系起來計(jì)算位移和應(yīng)力的分析技術(shù)。符合上游邊坡:1:0～1:。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，感謝他們四年來的辛勤栽培。（2）廠房壩段在各種工況下位移均較小，壩體能夠正常工作。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。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。e）指定荷載步選項(xiàng)：參見書《》第五章。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)算對于譜或PSD隨機(jī)振動輸入的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)。 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11