复合断面防洪堤结构非线性静动力分析与优化研究

摘要

南渡江在流经海口市境内龙泉新坡段的防洪标准很低，远远达不到现行水利防洪规范的要求；有的防洪工程已经年久失修，随时有危机周围居民生命和财产安全的事故发生。随着南渡江流域暴雨、飓风等极端恶劣天气现象发生的频率越来越高，亟需重建防洪建筑物或提高已有防洪工程的防洪标准。因为当地的村民大部分都是靠种植农作物为生，所以在重建或加固防洪工程时要充分地考虑占用土地资源量，要做到少占用，多节约，减少投资，增加土地的利用率，做到防洪工程与当地居民、环境与政策和谐统一。
　　依据南渡江龙泉新坡段的工程实际情况，防洪堤堤防设计标准和主要工程任务，及收集到水文地质等资料，综合考虑工程的造价、占用土地的面积、施工难易程度、征地拆迁移民等因素，为南渡江龙泉新坡段防洪堤工程的结构型式选定为复合断面防洪堤型式，即采用混凝土挡墙与土堤结合的结构型式。
　　利用有限元软件ANSYS,结合强度折减理论，模拟计算了复合断面防洪堤在设计洪水位、完建工况下的土堤稳定安全系数。计算在设计洪水位和常建工况下，静力荷载的应力应变规律和数值能否可以满足规范要求，即静力分析。
　　利用有限元软件ANSYS的模态分析功能对复合断面防洪堤进行模态分析，对结构进行模态分析得到干模态和湿模态下的结构自振频率，确保复合断面防洪堤有较高的抵御共振破坏风险能力，不会和该流域的水流荷载发生共振现象。
　　利用有限元软件ANSYS的瞬态动力分析功能模拟计算复合断面防洪堤在地震动力荷载作用下的位移变化情况，确保地震作用下结构产生的应力位移小于规范要求，确保防洪堤保持稳定。
　　最后通过不同复合断面防洪堤的静力计算，应力位移分析，进行结构优化，在保证堤防安全，节约土方量和占地面积的基础上，找到较优的复合断面防洪堤用于工程实际。
　　综上分析，本文针对南渡江龙泉新坡段防洪工程提出复合断面防洪堤型式，经过静动力特性分析模拟该防洪堤的工作性能，证明其不仅能满足防洪的要求，又能提高土地的利用率，说明其理论的合理性,对工程实际有较大的指导意义。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2防洪堤国内外的研究现状

1.3研究内容

第二章 复合断面防洪堤设计方案

2.1 防洪堤设计的原则

2.2 南渡江防洪堤工程概述

2.3防洪堤方案设计依据和主要工程任务

2.4 防洪堤结构型式比选

2.5 复合断面防洪堤结构方案

2.6 本章小结

第三章 复合断面防洪堤静力特性分析

3.1有限元静力分析基本理论

3.2复合断面防洪堤有限元静力分析

3.3复合断面防洪堤墙后填土抗滑稳定安全系数

3.4复合断面防洪堤静力分析结果评价

3.5抗滑稳定安全系数

3.6本章小结

第四章 复合断面防洪堤动力特性分析

4.1模态分析

4.2瞬态分析

4.3本章小结

第五章 复合断面防洪堤结构优化

5.1不同复合断面防洪堤方案

5.2不同复合断面防洪堤的位移和应力

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

1、发表的论文

2、参与的科研项目

致谢