水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析

以拉西瓦拱坝为研究对象,考虑流固耦合效应以及土体-结构相互作用,依据弹性波理论,利用有限元软件ANSYS建立了拉西瓦拱坝结构附加质量模型和流固耦合模型,分别进行拱坝结构模态分析,研究不同流固耦合模式对拱坝动力特性的影响。分别对无质量地基模型与黏弹性边界模型进行地震波输入,进行线弹性地震响应分析,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。结果表明:拉西瓦拱坝结构工作基频为1. 44 Hz,对应振型为反对称形式;同时考虑库水可压缩性和无限地基辐射阻尼两个因素,拱坝地震响应会降低更多;黏弹性边界模型能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型相比,应力幅值降低47. 1%。     

基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟.建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性.结果表明:库底...     

基于粘弹性边界的河床式厂房地震动力响应分析

为分析河床式厂房在地震过程中的动力反应,评价其抗震安全性并找到其抗震薄弱部位及探讨地基辐射阻尼对厂房结构动力响应的影响,运用三维非线性有限元技术,对某厂房在地震过程中的动力反应及抗震安全性进行精确计算分析.其中采用粘弹性边界考虑地基辐射阻尼影响,采用流固耦合的方式考虑水体的作用.计算结果表明:河床式厂房动力响应受顺河向地震作用明显;上部结构动力响应大于下部结构;厂房上游部位动力响应大于靠下游部位:上游排架柱拉、压应力最大达到4.53、-5.58 MPa.同时,将计算结果与无质量地基方案计算结果进行对比得到:考虑地基辐射阻尼能有效降低河床式厂房的地震动力响应,最大降幅可达64.36%.     

基于复模态的非比例阻尼结构参数识别研究

在地下结构地震响应的简化分析模型中,无限地基的辐射阻尼通常以附加阻尼罐的形式与结构动力刚度阵耦合在一起,其阻尼形式不同于结构阻尼或比例阻尼.由于复杂地质条件以及计算规模的限制,采用理论或数值分析方法得到的无限地基辐射阻尼参数与实际情况往往有较大的差别.引入节点阻尼,并提出利用复特征对进行参数识别的思想.同时为了解决由于阻尼阵与刚度阵的耦合而产生的非线性问题,构造了一种迭代算法.结果表明,算法能够比较准确地识别各类参数.     

地基边界对五嘎冲拱坝地震动力响应的影响

采用时程法计算了五嘎冲拱坝在考虑地基辐射阻尼的粘弹性边界模型与传统的无质量地基固定边界模型的地震动力响应,对大坝的加速度、动应力特征进行了分析,通过对2种模型的对比,总结出拱坝在考虑地基辐射阻尼情况下的动力响应规律.结果表明:等效荷载的地震动输入方式及用粘弹性边界模拟地基辐射阻尼在三维计算中是可靠的,除部分特征点外,地基辐射阻尼能有效地减小拱坝的地震响应,这对拱坝抗震计算具有一定指导意义.     

考虑结构-地基相互作用CFST拱桥地震反应分析

为研究结构-地基相互作用对上承式大跨度钢管混凝土拱桥地震反应的影响,以黏弹性人工边界模拟半无限介质的辐射阻尼及远场地球介质的弹性恢复性能.用大型计算软件ANSYS为计算平台,以跨径为430 m的上承式钢管混凝土拱桥为工程背景,分析了多种地基情况对上部结构地震反应的影响.结果表明,考虑结构-地基相互作用后与拱脚固结情况相比拱桥固有频率、地震应力值降低,地震位移反应有所增加;该桥各关键截面的地震应力变化不大,钢管应力下降最大不超过1%,混凝土应力下降最大不超过3.5%;基岩材料变化对结构地震反应的影响大于混凝土桥基材料的变化对结构地震反应的影响;在地震响应下,最危险截面下弦杆是拱脚截面,上弦杆是离拱脚3/8跨径处截面,桥面系是跨中截面.     

坝体—库水相互作用的流固耦合分析

采用Ansys中的声学流体单元模拟库水,进行了某重力坝与库水的流固耦合分析。考虑了库底吸收系数对坝库耦合系统动力响应的影响,计算结果表明：库底吸收性显著降低了动水压力,吸收系数越大,效果越明显;位移反应也有所减小。比较了Ansys与Adina的计算结果及效率,结果表明：两者的计算结果基本一致,Adina的计算效率高于Ansys,但Ansys的前后处理较Adina高效。     

有限元-无限元法在重力坝应力分析中的应用

为考虑坝体-地基共同作用,建立了有限元-无限元耦合分析模型.首先介绍了二维问题中常用的单向无限单元的坐标变换式和位移函数,然后运用ABAQUS程序对一具有精确解的平面问题分别进行了有限元、有限元-无限元耦合分析,验证了引入无限元模拟无限域或半无限域问题的正确性和精确性.然后对KOYNA重力坝进行了静力计算分析,对有限元、有限元-无限元计算结果进行了比较.结果表明,基于ABAQUS的有限元-无限元法计算量小、精度高,为求解类似的无限域或半无限域问题提供了简洁、合理、精确的计算方法.     

土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟

目的 用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法 以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果 通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响.并与已有实验研究结果进行对比分析.结论 结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据.     

输水隧道流-固耦合地震反应研究

目的为了研究在考虑介质的辐射阻尼的情况下，穿越软土地区的浅埋大管径输水隧道在内水作用下。其水体晃动、阻尼系数、地震激励方向、内水压力、围岩种类、围岩和衬砌的非线性以及衬砌的厚度对衬砌的地震响应的影响．方法根据流固耦合原理建立内水-衬砌-围岩三者的运动方程。以一穿越河底的输水隧道为例，采用三维流固耦合有限元程序对其进行地震反应分析．其中管内水体采用基于势的流体单元．结果经分析得出其中水体晃动、地震激励方向、高内水压力、围岩种类，围岩非线性及衬砌的厚度都对衬砌的地震响应的影响很大．结论采用有限元理论分析了对衬砌的地震响应有影响的几个因素，为工程设计与施工提供了可靠的理论依据．     

Influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams

To study the influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams(RCCDs),mechanical properties of construction interfaces are firstly analyzed. Then, the viscous-spring artificial boundary(VSAB) is adopted to simulate the radiation damping of their infinite foundations, and based on the Marc software, a simplified seismic motion input method is presented by the equivalent nodal loads. Finally, based on the practical engineering of a RCC gravity dam, effects of radiation damping and construction interfaces on the dynamic characteristics of dams are investigated in detail. Analysis results show that dynamic response of the RCC gravity dam significantly reduces about 25% when the radiation damping of infinite foundation is considered. Hot interfaces and the normal cold interfaces have little influence on the dynamic response of the RCC gravity dam.However, nonlinear fracture along the cold interfaces at the dam heel will occur under the designed earthquake if the cold interfaces are combined poorly. Therefore, to avoid the fractures along the construction interfaces under the potential super earthquakes,combination quality of the RCC layers should be significantly ensured.     

研究生论坛：含不同倾角结构面的重力坝坝基深层抗滑稳定研究

为了研究存在不同倾角结构面时的重力坝坝基深层抗滑稳定问题,本文基于超载理论的地质力学模型试验,对含双倾斜结构面的某水利枢纽中的C#坝段进行破坏试验,得到坝基的破坏机理以及超载安全系数K_p=3.0,再采用有限元,对天然坝基存在的不同倾角结构面进行多种组合计算分析,得到含单倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.6、双倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.4。研究结果表明：对于含双倾斜结构面的重力坝坝基,模型试验与有限元计算所得的大坝破坏失稳过程相似,模型试验得到的超载安全系数略大于有限元计算所得超载安全系数;含不同倾角结构面重力坝坝基,其失稳滑动模式和破坏机理均不同。本研究采用两种不同的方法进行对比分析,相互验证,揭示了含不同倾角结构面的重力坝坝基深层滑动的破坏机理。     

影响平原水库防渗墙应力的几个因素

防渗墙是最有效的平原水库地基防渗措施之一．为了更好地了解防渗墙的应力分布规律,根据常用的平原水库防渗墙的结构特点和受力特性,采用非线性有限元方法,研究了防渗墙墙体厚度、墙体的弹性模量、非均匀地基等对墙体应力大小的影响．得出在满足防渗要求的情况下,应优先选择弹性模量低的材料、墙体厚度宜控制在0．4m以内的结论,并认为当墙体底部存在软弱层时,应通过工程措施进行适当处理．     

有限单元法在重力坝坝体孔洞应力分析中的应用

采用有限单元法,对石河水库浆砌石重力坝坝体输水洞、发电洞目前的工作应力状态进行三维有限元分析,了解洞室沿洞轴线方向应力分布情况,从中找出洞室应力危险部位,为坝体输水洞、发电洞的加固提供了依据.     

坝基胶结面抗剪强度三维弹性有限元法分析

在过去二维弹性有限元法分析研究的基础上,对混凝土与基岩胶结面的应力分布和真实抗剪强度,采用三维弹性有限元法进行了分析研究,并对两种分析计算方法求得的结果进行了对比分析,得出了一些可供工程设计参考的结论。     

浙江省门溪水库拱坝结构应力分析

采用有限元法对浙江省门溪水库拱坝坝体内部结构应力进行分析,并采用有限元等效应力法对坝体和坝基(坝肩)接触部位应力进行复核分析结果表明,采用有限元等效应力法由于消除了坝体和坝基(坝肩)接触部位的应力集中现象,计算得到的坝体最大主拉和主压应力均在规范容许范围之内,可为大坝安全评价提供参考.     

大朝山碾压混凝土重力坝静、动力有限元计算分析

按《混凝土重力坝设计规范》(DL5108 1999)、《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073 2000)等新规范的原则、标准和方法,对大朝山大坝用有限元进行正常使用极限状态校核、承载能力极限状态校核验算,计算结果表明,大朝山碾压混凝土重力坝是安全可靠的,大坝结构总体上达到了规范规定的可靠度水平.     

岳城水库土坝非线性地震反应分析

岳城水库土坝位于地震高烈度区，坝体和坝基的地震液化是影响大坝安全的重要因素之一，采用非线性动力有限元法对该坝典型断面进行了地震液化分析，检验了对该坝进行抗震加固的必要性，为实际工程提供了依据。     

用真实抗剪断强度研究重力坝沿坝基面的失稳破坏过程

采用弹塑性力学有限元法,使用真实抗剪断强度进行屈服判断,对于坝体高度、坝体混凝土与坝基岩体的弹性模量、坝基面的抗剪强度变化的多种情况,重力坝沿坝基面失稳破坏的机理与过程进行了较深入的研究,得出了一些可供今后经济安全设计重力坝和修订规范参考的结论．     

阳江上水库碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定分析

通过建立最高坝段溢流坝段和最高坝段非溢流坝段模型,对阳江上水库碾压混凝土重力坝进行静、动力作用下的深层抗滑稳定分析,模型考虑了坝后白水瀑布陡崖的影响.静力计算是基于有限元强度折减法,无需假定滑动面,根据特征点位移突变以及塑性区贯通等判断准则来确定大坝的整体稳定性;动力分析采用振型分解反应谱法,由其导出水平地震剪力,并将该剪力作用在建基面上,在此基础上进行动力作用下的抗滑稳定分析.计算结果表明,各种工况下抗滑稳定安全系数均满足要求,失稳破坏时产生的可能滑移路径未通过下游白水瀑布陡崖,坝后白水瀑布陡崖不影响大坝安全.