ADINA中动力计算方法在重力坝中的应用.pdf

ADINA 中动力计算方法在重力坝中的应用 张慧星 河海大学水利水电工程学院，南京 (210098) E-mail：higer20@163.com 摘 要：本文探讨利用 ADINA 进行重力坝动力计算的方法，研究了在ADINA 中如何实现振型 叠加法和逐步积分法，并对这两种动力计算方法在重力坝中的运用进行了比较分析，得出了有益 的结论，为以后ADINA 在重力坝抗震中的运用提供了借鉴。 关键词：重力坝；ADINA ；振型叠加；逐步积分；动力 1. 引言 重力坝是一种古老而重要的坝型，具有许多明显的优点，对于我国很多河流的具体筑坝条件 尤为合适。建国以来，我国兴建的大中型水利水电工程的拦河坝中，各种类型的重力坝始终占有 较大的比例。但是许多坝都是建在地震多发和高烈度地区，并且坝还要承受重力、水压力等长期 载荷的作用，如何确保工程和人民生命财产在偶发地震载荷作用下的安全，是坝工界急需解决的 问题。混凝土坝一旦遭到破坏，其带来的经济损失是难以估计的。如何设计大坝的工程抗震性能， [1][2] 提高大型水坝工程的抗震能力，是具有极其重要的现实意义的研究课题 。 ADINA(Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis)是世界著名的非线性、动力有限元 仿真分析软件。 ADINA 在计算理论和求解问题的广泛性和适用性方面，尤其针对结构非线性、 流固耦合、结构抗震等复杂问题求解具有强大优势，被业内人士认为是非线性、动力有限元发展 方向的先导。本文以 ADINA 为工具,对动力计算方法在重力坝中的应用经行了研究。 2. ADINA 中动力计算的理论与方法 2.1 ADINA 振型叠加法理论与方法 振型叠加法是通过对结构振动特性的离散化来实现体系动力反应的离散化。振兴叠加法又称 模态叠加法，它以系统无阻尼的振型（模态）为坐标基，通过坐标变换使体系运动方程解藕，进 而通过叠加个振型的贡献来求得体系的反应。在振型叠加中首先要进行的体系的自振特性分析。 下面讨论地震作用下多自由度体系反应问题的振型分解，采用类似于无阻尼体系的处理方法， 可得相应的单自由度方程为 M q (t) +(aM +bK )q (t) +K q (t) =− Φ M I δ (t) j j j j j j j { } [ ]{ } g j 1,2,=⋅⋅⋅,N j ， （1） 式中，M j 、Kj 和p j (t) 分别为广义质量、广义刚度和广义荷载，具体表达式为 T T T M =Φ M Φ K Φ K Φ p (t) =Φ p(t) j { } [ ]{ } j { } [ ]{ } j { } [ ] j j ， j j ， j （2 ）用广义 M 质量 j 除以各项，并令 K ω2 j