肯斯瓦特面板砂砾石坝动力反应分析与评价

肯斯瓦特面板砂砾石坝全断面由砂砾石填筑,工程区处于强震区,大坝设防烈度Ⅸ度,设计取消了过渡料区。根据肯斯瓦特大坝的分区设计,在坝料静、动力特性试验和三维静力分析的基础上,采用三维真非线性有效应力地震反应分析及安全评价方法,对大坝进行了给定地震情况下的地震反应分析和评价。从大坝的动力计算分析结果看,该坝能够满足给定地震工况下的抗震安全性要求。     

面板堆石坝振动模型试验及动力分析研究

本文对混凝土面板堆石坝振动台模型试验及动力分析研究的有关成果及存在问题进行了分析和评述, 报导了我国"九五"国家重点科技攻关专题"强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析"研究中所取得的主要成果和进展; (1)进行了大量面板坝振动模型试验, 考虑了模型设计中的多项影响因素, 研究了各项因素对试验结果的影响, 得到了模型坝的各项地震反应性状: (2)研制了面板坝三维有效应力非线性动力分析方法和计算程序, 并通过模型试验进行了验证; (3)采用割线模量的概念统一静、动力反应和地震残余变形分析, 开发了等效线性动、静力耦合计算方法和程序; (4)采用等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析, 将计算结果与模型试验结果相对,比验证和改进了等效线性分析方法: (5)根据静、动力特性试验结果, 探讨了小变开下高、低应力状态土石料应力-应变关系存在相似性, 并推导了大型振动台模型试验的相似律;(6)将经过模型试验验证和改方法及程序用于具体工程的抗震设计, 得出了一些有理论和实际使用价值的结论, 并提出了有效的抗震工程措施.     

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析专题进行了大量面板坝振动模型试验,研究了模型设计中多项因素对试验结果的影响,得到了模糊坝的各项地震反应性状,研制了面板坝三维有效应力非线形动力分析方法和计算程序;采用割线模量的概念统一静,动力反应和地震残余变形分析,开发了等效线性动,静力耦合计算方法和程序;采有等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析;根据试验结果探讨了小变形下高,低应力状态土石料动,静应力应变关系存在相似性,并探索推导了一套大型振动台模型试验的相似律,将经过模型试验验证和改进的方法及程序用于依托工程的抗震设计,并提出了有效的抗震工程措施。     

黑泉水库面板坝大型振动台模型试验

进行面板坝大型振动台模型试验,可以得到模型坝的自振频率、阻尼比和振型等动力特性以及加速度放大倍数的分布、面板的应变和应力、坝体残余变形等动力反应性状。一方面可以作为验证和改进面板坝地震动力反应计算模式、分析方法及计算程序的基本资料,另一方面可以通过研究面板坝振动台模型相似律,探讨将模型试验结果推广到原坝型上的原理和方法,进而研究面板坝的动力特性、地震动力反应性状及破坏机理,讨论面板坝的抗震性能。在此介绍黑泉水库面板坝大型振动台模型试验中所采用的试验方法和进行的技术探索情况。     

平寨混凝土面板堆石坝地震反应特性研究

基于三维非线性动力有限元分析方法,对平寨水库混凝土面板堆石坝进行地震反应特性研究。针对坝体动力加速度反应、地震残余变形、面板应力及周边缝变形以及坝坡的抗震稳定性对建于峡谷区200 m级高混凝土面板堆石坝进行综合评价,揭示峡谷地形高混凝土面板堆石坝地震反应的一般规律,研究高面板坝的抗震稳定性,并建议相应的抗震设计工程措施。     

纳子峡面板砂砾石坝地震反应特性有限元分析

采用三维非线性动力有限元法,对纳子峡水利枢纽面板砂砾石坝的地震反应特性进行了计算分析,获得了该坝在设计地震作用下的动力反应,包括坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应,以及周边缝和面板接缝的位移反应等.在50a超越概率10%地震作用下,坝体顺河向的最大加速度反应为6.8 m/s2,位移反应为59 mm,剪应力反应为...     

高面板堆石坝坝坡稳定的动力有限元分析

建立新的有限元分析方法,为准确合理地进行高面板堆石坝的坝坡稳定动力分析提供参考。基于应力水平的有限元计算结果,将大型有限元软件ADINA的应力变形计算功能与GEO-SLOPE软件的边坡稳定分析功能相结合,提出了高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法,并利用该方法对紫坪铺水利枢纽工程面板堆石坝在"5·12"汶川大地震期间的大坝动力反应及坝坡稳定进行了三维有限元模拟分析,得出坝体位移的动力分析计算结果与该坝震后位移实际观测结果基本吻合,坝坡动力稳定的分析计算结果与震后实际调查分析结果基本一致。所提出的高面板堆石坝坝坡稳定动力有限元分析方法是合理的,所获得的分析计算结果准确可信。     

厦门抽水蓄能电站上水库混凝土面板堆石坝静动力分析

该文选取厦门抽水蓄能电站工程上水库混凝土面板堆石坝建立坝体和坝基的三维有限元模型,进行三维非线性静力有限元分析,研究竣工期和运行期坝体的位移和应力分布规律;在静力分析基础上,采用动力时程分析法进行三维非线性动力有限元分析,研究混凝土面板堆石坝堆石体的地震反应规律。计算结果表明,厦门抽水蓄能电站上水库混凝土面板堆石坝的位移分布和地震反应永久变形分布规律性较好,应力分布合理,未发现有特殊不利的性态,设计方案合理,静动力工作特性符合一般规律。     

穿黄隧洞地基地震反应分析与液化可能性评价

南水北调中线穿黄隧洞所在土层的空间及土性变化大,在地震时易产生不均匀变形,从而导致结构破坏。针对穿黄隧洞段地基,基于土体三维弹塑性动力本构模型,考虑孔隙水压力消散和扩散,建立了土工地震反应分析的三维真非线性有效应力动力分析方法及抗震安全评价方法。利用土料动力特性的三轴试验成果,对穿黄隧洞段地基进行了地震反应分析,给出了地基的加速度反应、应力反应,并进行了地基的液化可能性评价,为隧洞结构的抗震设计提供了有力的理论指导。     

水布垭水电站面板堆石坝应力变形分析

水布垭水电站面板堆石坝是当前世界上最高的混凝土面板坝,在设计和施工等方面尚缺乏经验,为此在“九五”攻关中,对其中的关键技术问题进行了科学研究。在计算分析方面,采用不同的计算模型对200m级面板坝施工,蓄水全过程进行了仿真计算,研究其应力变形规律;研究探索了特殊边界,堆石体流变特性等问题,并提出了改善面板坝应力,变形的工程措施。在高面板坝三维有限元计算中引入了堆石体流变特性,初步探讨了堆石体流变对高混凝土面板坝应力变形的影响;提出了耦合薄层单元和三维非线性摩擦接触单元,对非线性K－G模型进行了改进,采用多种模型对水布垭工程面板坝进行了二维,三维仿真计算,从技术上论证了该方案的可行性。     

自振式水工闸门整体体系动力特性研究

为更好地分析自振式闸门利用振冲液化减阻的相关机理和技术，开发了一套利用振冲液化开启泥沙淤堵闸门的数值分析方法，并利用开发的方法进行了动力特性和反应分析研究。针对自振式水工闸门结构的特点，引入土料的三维真非线性动力本构模型，并通过比奥固结理论来考虑土体振动过程中孔压的消散和扩散过程，同时采用新开发的三维有厚度薄单元来模拟土与闸门的接触面特性，建立了适用于自振式水工闸门结构体系的三维真非线性有效应力动力反应分析方法，对自振式闸门结构整体体系进行了动力特性分析，给出了振动频率和振型，可作为动力分析的基础。     

基于非平稳随机地震动场的拱坝随机地震反应分析方法

本文基于空间非均匀地震动输入和拱坝三维动力有限元法，建立了拱坝在非平稳空间随机地震动场激励下的随机振动分析方法。以一实际拱坝为例，计算了非平稳随机地震动场作用下的拱坝随机地震反应，并与平稳随机地震动场的结果进行了比较。     

动载作用下土工格栅加筋土计算模型的研究

本文在前人工作的基础上提出了在动力荷载作用下土工格栅与土相互作用的有限元分析模型，该模型采用非线性弹簧-阻尼延迟器-质量块系统模拟土工格栅纵肋、横肋与土动力相互作用，采用集中刚度法形成总刚，可用来研究加筋土在动载作用下的变形特性。非线性弹簧的刚度、阻尼延迟器的阻尼比可以通过振动台试验获得。基于该模型编制了加筋土的动力有限元分析程序，有限元分析结果与实测值一致，表明了计算模型和分析程序的正确性。     

纵缝对重力坝地震反应影响的研究

本文采用显式有限元结合人工透谢边界进行波动分析，配合动接触力模型考虑纵缝接触非线性问题，用静动组合方法考虑静动荷载的耦合作用，形成新的重力坝地震反应分析的计算体系，对一典型的含纵缝重力坝进行了地震反应分析。在考虑地基辐射阻尼的条件下得出了纵缝的存在及纵缝初始宽度、填充情况、缝面摩擦系数等因素对坝体地震反应影响的一系列结论。     

频域内求解移动荷载作用下三维层状场地动力响应的理论推导

基于Hung教授所做移动荷载作用下弹性半空间的振动分析,给出了频域内求解移动荷载作用下三维层状场地动力响应的理论推导,得到弹性半空间动力刚度矩阵和单层土动力刚度矩阵;根据相邻层连接处的平衡条件和变形协调条件,得到具有对称性精确分析、且不受土层厚度影响的整体刚度矩阵。本理论分析方法可用于求解三维层状场地在车辆移动荷载作用下的动力响应问题。     

A SIMPLIFIED NUMERICAL MODEL OF 3-D GROUNDWATER AND SOLUTE TRANSPORT AT LARGE SCALE AREA

A simplified numerical model of groundwater and solute transport is developed. At large scale area there exists a big spatial scale difference between horizontal and vertical length scales. In the resultant model, the seepage region is particularly divided into several virtual layers along the z direction and vertical 1-D columns covering x-y 2-D area according to stratum properties. The numerical algorithm is replacing the full 3-D water and mass balance analysis as the 2-D Galerkin finite element method in x- and y-directions and 1-D finite differential approach in the z direction. The reasonable method of giving minimum thickness is successfully used to handle transient change of water table, drying cells and problem of rewetting. The solution of the simplified model is preconditioned conjugate gradient and ORTHOMIN method. The validity of the developed 3-D groundwater model is tested with the typical pumping and backwater scenarios. Results of water balance of the computed example reveal the model computation reliability. Based on a representative 3-D pollution case, the solute transport module is tested against computing results using the MT3DMS. The capability and high efficiency to predict non-stationary situations of free groundwater surface and solute plume in regional scale problem is quantitatively investigated. It is shown that the proposed model is computationally effective.     

地基液化离心机试验的数值分析及验证

地震液化数值分析方法的可靠性验证研究是开展实际工程液化安全评价的前提条件。采用基于u-p形式的Biot动力固结方程的非线性有限元程序GEODYNA,对液化试验和分析项目(LEAP)中的饱和斜坡地基离心机模型试验进行了动力弹塑性有效应力数值分析,其中土体采用改进的广义塑性模型。结果表明:数值模拟的加速度反应谱和加速度时程与试验数据基本吻合;数值模拟再现了试验中孔隙水压力的累积、发展和消散规律,并再现了循环剪切作用下土体应力路径的发展规律和土体的剪胀现象;数值模拟合理地反映了残余变形的累积发展过程,并且数值模拟得到的地基变形分布规律与试验规律相符,变形量值也基本在试验的包线内。研究成果验证了该地震液化分析方法的可靠性,可以为工程液化安全评价提供有效的数值分析方法。     

双层地基一维非线性固结的DQM解

基于Davis和Raymond一维非线性固结理论，利用DQM (Differential Quadrature Method) 推导了初始有效应力沿深度变化、任意边界条件、任意荷载作用下双层地基一维非线性固结的表达式，求得了孔压、有效应力和平均固结度的解答。解的收敛性分析表明，当每层土采用7～9个插值点时，DQM解就可以达到足够精度。而对于无法得到解析解的复杂情况，DQM解具有统一的矩阵形式，有利于计算机程序的实现和求解，符合工程应用的要求。最后在算例分析中，对考虑初始有效应力沿深度变化、矩形波循环荷载下双层地基一维非线性固结进行了探讨。