《地震作用下混凝土大坝动力响应及应用》是一本关于地震作用下混凝土大坝的动力响应及应用的著作。全书对混凝土大坝的动力响应及应用的研究现状进行总结和论述,介绍工程地震学基本理论,分析基于有限元参数化动力响应的主要方法;结合实际工程,利用有限元参数化语言,分别研究混凝土重力坝、高薄拱坝地震作用下建模方法、荷载作用、力学性能、位移变化和抗震措施,给出了具体工程改进手段。
地震作用下混凝土大坝动力响应是水利水电开发和工程建设中面临的一个亟待解决的问题,历来受到国内外学者的关注和重视,我国从“八五”期间就将这方面列为国家科技攻关课题。近年来,有关大坝动力分析、抗震工程学的研究在理论基础、试验方法和数值模拟等方面有了快速发展,广大科技工作者在科学研究和工程应用上也取得了诸多进步,特别是以有限元法为代表的数值模拟方法取得很大突破,已成为这方面广泛使用的手段和方法。本书是在重庆市2011协同创新中心“三峡水库生态环境保护和灾害防治”、重庆市教委科学技术研究项目“三峡库区地质环境监测与灾害预警”(CXTDX201601034)、重庆市教委科学技术研究项目青年项目“周期饱水下含砂土石混合体劣化机理研究”(KJQN201801224)、“强震作用下土石混合体宏细观力学特性研究”(KJ131107)、重庆市万州区科技人才专项“三峡库区村镇建筑防震减灾实用技术研究”(2017027)、重庆三峡学院重大培育项目“后三峡库区农田水利建设施工风险评价与控制系统研究”(15ZP04)、重庆三峡学院创新团队“三峡库区工程结构防灾减灾与安全”、重庆三峡学院成果转化项目“中小型农田水利建设施工风险评价及应用”(172h01)等资助下完成的,对混凝土大坝的动力响应及应用的研究现状进行了总结和论述,介绍了工程地震学基本理论,分析了基于有限元参数化动力响应的主要方法;结合实际工程,利用有限元参数化语言,分别研究了混凝土重力坝、高薄拱坝地震作用下建模方法、荷载作用、力学性能、位移变化和抗震措施,给出了具体工程改进手段等内容。
我国对水工大坝抗震研究由来已久,虽然取得了诸多成果,但仍有大量问题需要进一步研究,特别是针对动力响应分析和工程实践结合不均衡发展,这两方面长期存在一定问题,只有不断进行理论基础研究,借鉴相近学科的最新成果,才能与工程实践互相促进发展。本书的目的在于针对水工混凝土大坝地震作用动力响应方面,系统梳理大坝地震动力响应理论及有限元参数化方法,针对具体过程,给出相应的手段和步骤,结合典型工程,全方位地剖析水工大坝动力响应过程和性能。全书以动力响应研究为主线,穿插工程应用,有利于展示计算手段和方法,并附有相应的代码,以备查和参考。
本书第4章、第6章、第8章由强跃撰写,第2章、第3章由李莉撰写,第1章、第5章由李文超、谭川蓉撰写,第7章由陈思文撰写,全书由强跃统一审定。在本书付梓之际,谨向本书所有参考文献的作者、支持或参与本课题研究的赵明阶、谭泽富、陈维林、程龙飞、何建等表示衷心的感谢!同时,对土木工程学院全体教师和书中提供工程实例的单位表示衷心的感谢!
本书可供水利水电、地震工程、爆破工程等领域的工程技术人员和相关专业的研究生参考使用。由于作者水平有限,书中不妥之处在所难免,希望读者见谅,并提出宝贵意见。
第1章地震基础
1.1 地球的构造及地震的成因
1.2 震源、震中和震级
1.3 地震的破坏作用
1.4 地震波、震级和烈度
第2章 地震动特性及随机模型
2.1 强地震动观测
2.2 地震动随机模型
2.3 地震动的工程特性及其影响因素
第3章 地震反应计算
3.1 地震反应计算的发展历程
3.2 单自由度体系的弹性地震反应分析
3.3 单自由度体系的水平地震作用与反应谱
3.4 多自由度弹性体系的地震反应分析
3.5 多自由度弹性体系的最大地震反应与水平地震作用
第4章 有限单元法基础理论
4.1 有限元法公式的建立
4.2 平面问题有限单元法
4.3 空间问题有限单元法
4.4 有限元静力分析中线性方程组的解法
4.5 有限元动力分析中平衡方程组的解法
第5章 ANSYS及参数化语言设计
5.1 概述
5.2 ANSYS计算基本流程
5.3 ANSYS参数化设计语言
第6章 地震作用下碾压混凝土重力坝动力响应研究及应用
6.1 概述
6.2 动力响应理论的实现和应用
6.3 碾压混凝土重力坝振型分解反应谱法动力响应分析
6.4 碾压混凝土重力坝时程动力分析法动力响应分析
第7章 地震作用下高薄拱坝动力响应研究及应用
7.1 概述
7.2 高薄拱坝抗震计算理论及方法
7.3 基于ANSYS平台的高薄拱坝三维有限元静力分析
7.4 地震作用下高薄拱坝反应谱动力响应分析
7.5 地震作用下高薄拱坝时程动力响应分析
第8章 结语
参考文献