三峡工程厂房坝段动力有限元分析

本文采用反应谱法和时程分析法计算了模型试验所用的三种坝型的动力反应，从理论上进一步探讨了坝头折坡处形状的改变对坝体应力分布的影响，同时，研究了竖向地震作用对坝体的影响。     

爆破法固坝的震动及液化反应

采用抛掷爆破法加固高危尾矿坝获得成功，该工程在我国尚属首例，其技术居国内领先水平。该成果揭示了细粒级尾砂在强烈爆破震动下的液化反应规律及坝体不均匀沉降引起的剪切破坏机理，提出了抗液化、抗失稳的判据及技术措施，可供同类型工程借鉴     

爆破法固坝的震动及液化反应

采用抛掷爆破法加固高危尾矿坝获得成功，该工程在我国尚属首例，其技术居国内领先水平。该成果揭示了细粒级尾砂在强烈爆破震动下的液化反应规律及坝体不均匀沉降引起的剪切破坏机理，提出了抗液化、抗失稳的判据及技术措施，可供同类型工程借鉴     

清平面板堆石坝抗震分析

根据面板堆石坝的结构特点和工作条件，采用动力非线性有限元法，对清平水库面板坝进行了空库和满库条件下地震反应分析与比较、混凝土面板地震抗滑稳定分析及坝基饱和细砂层的地震液化验算，综合评价大坝的安全性．     

浅埋矩形RC结构物地震液化上浮有效应力分析

场地地震液化可导致浅埋结构物上浮和破坏加大.应用基于多重剪切机构塑性模型的有效应力分析方法,以探讨液化场地中浅埋大断面矩形RC结构物的地震液化上浮特征,进而探索结构物与液化土间的动力相互作用机制.研究得出结构物液化上浮位移和侧向位移随着地震强度增强而增大,且场地液化模型的结构物上浮值和侧向位移值明显大于未发生液化模型相应的数值;对场地发生液化的模型,结构物的等效剪切变形小于土体剪切变形,顶底板与土层的相对侧向位移较大,而结构物侧壁与土层的相对垂直位移则较大,不同埋深处结构物与土层间的相对位移差随着场地液化发生而剧增,而对场地未液化模型中各数值则几乎相等且较小.     

桩基震陷的有效应力动力计算方法

本文提出一种能够全面考虑应力、应变、振动孔隙水压力、震陷以及桩土界面规律的上体动力计算模型,并将该模型与Ｂｉｏｔ两相介质动力固结方程相结合,建立了拉基震陷的有效应力动力计算方法。液化砂土地基上典型高层建筑的拉基震陷计算发现：地基液化可以使柱产生较大的震陷,地震期间桩基的瞬时沉降较小,震陷的主要发展阶段是在地震结束以后的一段时间。     

晋江防洪堤抗震液化和变形分析

为了探讨地基液化对防洪堤的影响以及不同碎石桩加固深度的抗液化效果，以应变空间的多重剪切模型为本构关系，同时考虑地基、结构与流体的相互作用，进行非线性动力有效应分析。计算结果表明，8度地震设防天然地基防洪堤顶部上游侧端点的水平残余变形为15．10厘米，竖向残余变形为53．4厘米；地基加固6米后能够满足8度地震抗震设防要求。     

堰塞湖抢险爆破对坝基及保留堰体的液化影响分析

堰塞湖除险爆破前需对爆破荷载作用下的堰体和堰基是否液化进行判别,避免爆破引起的次生灾害。由滑坡体和河床特性决定了爆破除险主要是复核堰塞湖坝基是否液化。本文针对堰塞湖除险爆破,提出了不产生堰塞坝体及坝基液化的安全爆破振动及孔隙动水压力控制标准,并参考土石围堰爆夯试验成果提出了堰塞坝拆除爆破的振动及孔隙动水压力预报公式。     

液化场地桩柱式基础桥梁结构地震反应的敏感性分析

地震反应的有效估计是液化场地桥梁结构设计、加固改造的必要环节,但通过数值模拟手段获得的结果易受模型参数变化的影响。为探究影响液化场地桥梁结构地震反应的控制性参数,该文首先建立了某离心机试验的场地-结构整体有限元模型,通过数值分析与试验结果的对比验证了数值方法的可靠性;然后,建立了上覆粘土层-松砂层-密砂层的典型倾斜液化场地-桩柱式桥梁结构有限元模型,采用龙卷风图和一次二阶矩方法,以场地和结构的主要物理性质为分析参数,进行场地、结构地震反应的敏感性分析。结果表明:场地、结构的地震反应与各分析参数大体上呈线性或低非线性的变化关系;在所研究的参数中,液化松砂层的内摩擦角、土层倾角和地震峰值加速度为控制性参数,而密砂层各参数和钢筋、混凝土强度参数的敏感性均很低。研究结果可对液化场地桥梁结构地震反应的准确估算,振动台、离心机模型试验的工况优化提供科学参考。     

随机波浪作用下饱和砂质海床弹塑性动力响应规律

为研究实际海洋环境中随机性波浪作用下弹塑性海床饱和土体真实的动力学行为及振动液化过程演化规律,该文结合Biot动力固结理论和本课题组提出的砂土震动液化大变形本构理论模型和处理液化时零有效应力状态的数值算法,采用JONSWAP频谱来模拟波浪,给出了随机波浪作用下饱和砂质海床土体中超静孔隙水压力瞬态变化与液化过程的弹塑性动力分析方法。该方法可很好地描述在随机波浪作用下,海床土体内超静孔隙水压力场在时空上呈现出的瞬态起伏变化和平均单调累积增长或消散的特性以及海床内达到零有效应力的液化状态在时间域上间歇性出现、在空间域上连续性移动的规律性。     

基于主余震序列的高拱坝极限抗震能力损失研究EI北大核心CSCD

目前,高拱坝的抗震安全性分析中仅考虑单独主震的作用,而忽略地震中可能伴随发生的多次余震,对高拱坝在主余震序列作用下的动力响应规律尚缺乏充分认识。以大岗山拱坝为例,建立了综合考虑坝体损伤非线性、横缝开合以及半无限地基辐射阻尼效应的拱坝-库水-地基有限元分析模型,并基于耐震时程法(ETA)构建主震-ETA余震序列进行高拱坝非线性动力分析。研究结果表明:ETA的计算结果与增量动力分析法(IDA)具有可比性;高拱坝的极限抗震能力在主震受损情况下将发生损失,且随主震强度增大而损失增加。最后,基于主震-ETA余震序列计算结果给出了大岗山拱坝的极限抗震能力损失曲线。     

模拟软弱夹层动力特性的薄层单元及其工程应用

在有厚度的Goodman单元模型基础上,借鉴Desai构筑接触面单元的思想,提出了一种能够模拟夹层静、动力特性的薄层单元。在求解过程中,利用混合迭代,比较高效率地实现了超余应力调整与嵌入调整统一迭代,加快了迭代速度,为工程应用奠定了基础。利用这种夹层单元对某重力坝的抗震稳定进行了分析,分析结果表明该重力坝的动力稳定由坝前的软弱夹层323-T控制,抗震安全系数约为2.50。     

Pore pressure response of earth dams in random seismic environment

The progressive development of pore water pressure due to earthquake loading and associated loss of strength may be a major cause of instability in earth dams consisting of low to medium dense saturated sands and hydraulic fill materials.In this study a procedure is developed for the analysis of pore pressure response of an earth dam subjected to a random seismic environment. The ground motion is modelled as a portion of the stationary random process which may be defined alternatively by (a) Kani—Tajimi spectral density function, or (b) a design response spectrum. The earth dam is modelled as a series of shear slices and is considered to be homogeneous. The nonlinearity in shear modulus and damping are incorporated by using an equivalent linear model for the stress-strain behavior of soils. The dynamic response to vertically propagating shear waves is formulated in the frequency domain providing the transfer functions for various parameters, viz, stress, strain and acceleration, etc. The power spectra of these parameters are then readily obtained.Using a simple linear model for the generation of pore water pressure the expected value of associated damage is obtained. Numerical results of an example analysis and a parametric study are presented.     

Seismic cracking and instability of concrete dams: Smeared crack approach

Modeling the material behavior and estimation of the cracking capacity of concrete dams under the dynamic loading is important for safety operation purposes. In the present paper, an improved 3D co-axial rotating smeared crack model is used with the ability of updating the variable shear transfer coefficient. The model is implemented in the finite element code to assess the seismic cracking of three types of concrete dams, i.e. gravity, buttress, and arch dams.Results of the crack profiles confirm importance of the shear transfer coefficient in dynamic analysis of large concrete structures. It is found that the proposed model lead to less diffused cracks in concrete dams and can reasonably matches with the results obtained from experimental tests.     

基于改进云图法的高土石坝抗震可靠度分析

高土石坝抗震可靠度研究对大坝抗震防灾和震害风险研究具有重要意义。通过考虑地震动和筑坝料参数双重随机性,建立基于地震易损性和地震峰值加速度概率密度函数的高土石坝抗震可靠度模型,为研究不同设计使用年限的高土石坝抗震可靠度提供依据。通过拉丁抽样方法选取筑坝料参数样本并与选择地震动组合成样本对,选取坝顶相对震陷率作为性能参数,提出考虑抗震设防标准的高土石坝性能水平了;采用SWANDYNE Ⅱ程序进行动力计算,并根据改进云图法得到不同地震峰值加速度下坝顶相对震陷率的地震易损性三维曲面;结合糯扎渡高土石坝不同设计年限的概率分布函数与地震易损性曲面,确定不同设计年限失效概率和抗震可靠度。分析结果表明:随着设计使用年限增加,大坝各个性能水平可靠度不断减小,对于严重破坏状态下不同设计年限可靠度均能满足《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》规范要求,说明糯扎渡高土石坝在变形方面抗震设计是合理的。     

Dynamic analysis of an inflatable dam subjected to a flood

A dynamic simulation of the response of an inflatable dam subjected to a flood is carried out to determine the survivability envelope of the dam where it can operate without rupture, or overflow. The free-surface flow problem is solved in two dimensions using a fully nonlinear mixed Eulerian-Lagrangian formulation. The dam is modeled as an elastic shell inflated with air and simply supported from two points. The finite element method is employed to determine the dynamic response of the structure using ABAQUS with a shell element. The problem is solved in the time domain which allows the prediction of a number of transient phenomena such as the generation of upstream advancing waves, the dynamic structural response and structural failure. Failure takes place when the dam either ruptures or overflows. Stresses in the dam material were monitored to determine when rupture occurs. An iterative study was performed to find the serviceability envelope of the dam in terms of the internal pressure and the flood Froude number for two flood depths. It was found that existing inflatable dams are quite effective in suppressing floods for a relatively wide range of flood velocities.     

论混凝土坝的几个重要问题

目前我国在建混凝土坝的高度、数量、规模均居世界第一位,文章就混凝土坝技术的几个重要问题进行讨论：（1）结束“无坝不裂"历史的关键技术;（2）应用氧化镁混凝土筑坝的两种指导思想和两种实践结果;（3）混凝土强度等级应用于混凝土坝欠妥,坝工混凝土仍以采用混凝土标号为宜;（4）我国特高拱坝的抗压安全系数偏低,应适当提高。（5）拱坝有限元等效应力问题。     

汶川地震后对大坝抗震安全的思考

简要概述了震区大坝,尤其是坝高超过100 m的4座大坝的震情;总结了此次破坏性地震中有关大坝安全的经验教训;对在我国强震区兴建高坝的有关大坝抗震安全的几个关键问题做了分析和探讨,并提出了相应的建议.     

ALE方法在沉箱码头地震液化分析的应用

沉箱码头作为一种常用的结构形式,在地震荷载作用下由于地基液化可能发生沉降、倾斜等灾害形式。在强震作用下,传统有限元方法可能由于液化大变形导致网格畸变而不能正确反映沉箱码头的地震响应。基于算子分裂技术,该文发展了一种适用于饱和砂土液化大变形分析的ALE有限元方法并将其用于两种地基处理形式的沉箱码头在三种地震荷载作用下的地震液化分析。结果表明:强震作用下,ALE方法能够提供精度可靠的沉箱码头地震响应并保证整体的网格质量;沉箱的残余位移与地震荷载峰值近似呈线性关系,且对低频地震荷载较为敏感;在置换区和回填区存在高孔压连通区,可能会加大沉箱码头的残余位移,可考虑设置阻断置换区和回填区孔压转移的措施。     

基于XFEM的强震区砼重力坝开裂与配筋抗震措施研究

已有震害表明,混凝土坝遭遇强烈地震将不可避免地产生开裂。扩展有限元法（XFEM）通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使得对非连续位移场的表征独立于单元边界,可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。基于扩展有限元模型,采用合理的地震波动模型对国内某混凝土重力坝强震下的动力破坏过程进行了分析;针对大坝破坏情况,应用嵌入式滑移模型模拟了混凝土重力坝配筋前后的地震响应和破坏状况,据此评价局部配筋的抗震效果。研究表明,局部配置抗震钢筋虽无法防止裂缝的发生,但可有效限制坝体裂缝的开裂扩展范围及深度,减少裂缝的开度,有效改善坝体的抗震性能。