冲击荷载作用下混凝土重力坝破坏特性分析

冲击荷载作用下混凝土重力坝破坏特性较静荷载作用下要复杂得多。采用钢板均匀冲击模拟水下循环冲击波对混凝土重力坝的作用,试验遵循几何和重力相似准则,对模型重力坝进行均匀冲击破坏特性研究,得到模型坝体的动力破坏特性,并对裂缝位置和扩展情况进行定位和追踪。试验结果表明:当坝体遭受循环均匀冲击荷载时,上游坝面坝体最大动应变不再在坝踵处,而是位于坝体中部;坝头部位是抗冲击的薄弱部位,最先出现开裂破坏;坝体破坏模式包括贯穿性断裂、碎裂、层裂和抛掷等。试验结果可为大坝的运行管理、防爆抗振设防及安全评价提供理论依据和技术支持。     

考虑纵缝影响的重力坝静动力荷载组合作用分析

将时间显式积分动力有限元方法与黏弹性动力人工边界理论相结合,建立了有纵缝混凝土重力坝坝体-地基系统的非线性动力反应计算分析方法。同时,采用动力学方法求解静力作用效应,解决了含接触非线性问题的重力坝坝体静、动力荷载组合作用效应的计算问题。文中采用该方法分析了某混凝土重力坝的纵缝对坝体静、动力力学特性的影响程度,明确了纵缝的存在是影响坝体抗震安全性的不利因素,从而也验证了方法的可行性和有效性。     

拱坝有缝坝体-坝基系统的非线性抗震分析

本文将坝体和坝肩裂隙岩体作为允许局部开裂和大变形的非线性连续体，用动态接触单元模型进行概化模拟，对小湾高拱坝坝体-坝基系统在高水位运行期遇设计地震荷载作用时的动力反应进行了非线性数值计算，研究了横缝对坝体应力、变形的影响，并对坝肩裂隙岩体的抗震稳定进行了分析评价，数值分析表明：横缝对拱坝坝体的应力和变形影响显著，坝肩潜在滑面的开裂和滑移导致坝体应力增大，坝体的抗震安全性降低，但在运行期高水位遇设计地震荷载时坝体和坝肩裂隙岩体整体稳定。     

青天河浆砌石重力坝溢流坝段抗震安全评价

根据青天河浆砌石重力坝的工程地质条件,选择溢流坝段建立了坝体和坝基的三维有限元模型,采用三维有限元法和振型分解反应谱法对坝体进行了地震响应分析和安全评价。考虑水工结构物受地震荷载作用的荷载组合,按受拉最不利组合原则组合静态响应和动态响应,从而得到综合的静动力响应,并在此基础上对大坝进行强度和抗滑稳定性分析和评价。结果表明:在地震基本烈度为Ⅶ度时,在静动荷载共同作用下,坝体强度满足规范要求;坝基面抗滑稳定安全系数3.47,大于规范允许最小安全系数,抗滑稳定性满足规范要求,但是坝基承载能力不足,需进行相应的加固处理。     

浩口混凝土重力坝非溢流坝段抗震安全评价

根据浩口水电站工程的实际情况,采用三维有限元法,建立了混凝土重力坝非溢流坝典型坝段的三维有限元模型。在获得坝体静力场的基础上,将动力分析反应谱法计算所得的动力分析结果与大坝在正常蓄水工况下静力分析成果进行叠加,得到大坝在静动力作用下的坝体应力。据此,根据刚体极限平衡原理对大坝进行强度和抗滑稳定性分析和评价。结果表明,大坝在设计地震作用下强度满足规范要求,坝基面抗滑稳定安全系数4.4,大于规范允许最小安全系数。因此,坝体是安全的。     

FLAC3D在土石坝地震反应分析中的应用

利用FLAC3D动力弹塑性模型对土石坝进行了地震反应分析,着重讨论了FLAC3D进行土石坝地震反应分析时的地震波滤波和基线校正、动力边界条件设置、瑞利阻尼参数确定等关键问题,并用FISH语言实现了坝体初始剪切模量和体积模量随平均主应力的非线性变化。分析结果表明,在地震荷载作用下,该土石坝发生了22.3 cm的竖向永久变形,坝顶加速度放大了2.9倍。     

用有限单元法分析混凝土重力坝受爆炸冲击波荷载作用的动力反应

本文应用有限单元逐步积分法,分析混凝土重力坝在爆炸冲击波荷载作用下的动力反应;对影响结构动力反应的有关参数的相互关系进行了研究计算。计算成果与试验值比较,其规律性完全一致。计算中结构的离散化全部采用网格自动剖分,这样,大大节省了上机前的人工信息准备,避免了人为的错误、信息可靠、提高了效率。文末对相应的计算程序作简单的介绍。     

双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力变形特性研究

筑坝材料的动力变形特性是进行大坝动力反应分析的基本依据之一,采用等效粘弹性模型计算时主要包括最大动剪模量Gmax与平均有效主应力的关系,动剪模量比G/Gmax与动剪应变幅γd的关系以及阻尼比λ与动剪应变幅γd的关系等。这些关系反映了在动荷载作用下土的应力应变关系的非线性与粘滞性特征。双江口水电站坝体材料及覆盖层坝基动力...     

冶勒大坝地震动力反应分析

对冶勒大坝所取得的2次地震篮测资料进行了整理,分析了大坝几个特征点的动力加速度反应情况,并采用有限元数值模拟技术,对坝体在地震作用下的动力反应进行了计算.根据强震监测资料分析成果以及有限元地震动力反应计算结果,分析了大坝地震动力反应特性.     

重力坝坝体—库水相互作用的振动台试验研究

结合某重力坝工程,进行了坝体—库水动力相互作用的振动台动力模型试验,研究库水对大坝自振频率及坝面动水压力的影响,同时辅以数值计算,将目前工程上应用广泛的韦斯特伽德库水附加质量模型以及库水有限元模型的计算结果与模型试验成果进行比较。结果表明,库水有限元附加质量模型能更好模拟库水对坝体动力特性和地震动力反应的影响,而韦斯特伽德库水附加质量模型夸大了库水的动力影响,建议在适当折减的基础上采用。     

滑坡涌浪作用下某电站事故闸门动力响应分析

滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限元模型上的节点荷载,利用动力时程方法得到了闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应,依据规范对闸门的动力响应做出评价。结果表明：闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用位移和应力响应值最大,在死水位下受滑坡涌浪动水压力作用闸门的动力响应影响更为明显;闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用的位移响应最大值为9.27 mm,Mises应力最大值为192.06 MPa;各个构件动应力水平较低,满足规范要求,在滑坡涌浪动水压力作用下可安全运行。     

不同地震波作用方向的大型渡槽动力响应分析

以南水北调中线工程中某大型渡槽结构为研究对象,采用ADINA软件中的势流体单元研究考虑流固耦合作用下渡槽结构的动力响应规律。本文对渡槽结构在顺槽向、双向和三向地震波作用下的动力响应分别进行了仿真研究。并分析了附加质量法和ADINA完全流固耦合法在计算流固耦合问题上的异同,及多维地震波对结构动力响应的影响。结果表明:水深及地震作用方向对渡槽结构的动力响应影响较大,且应在双向地震波作用下来研究结构的动力响应问题。     

拱坝随机地震行波效应分析

将随机振动的虚拟激励法与拱坝地基动力相互作用FE-BE-IBE时域模型结合,发展了一个可以考虑随机地震动行波效应的拱坝随机动力响应计算模型,并用Monte-Carlo法对模型进行了验证.不同行波波速的计算结果表明,行波效应可以影响拱坝的动力响应,幅度在10%~20%,较小的行波波速在坝体边界产生应力集中现象,表明行波效应对拱坝动力响应具有显著影响.     

动态弹性模量变化对拱坝动力反应的影响

现行水工抗震设计规范规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30％,对岩体动态变形模量的取值并无规定,现行工程实践中岩体动态变形模量通常在静态变形模量基础上提高30％。根据国内外最新研究成果修编中的新规范拟规定：大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高50％,岩体动态变形模量取为静态变形模量。本文针对新规范的这一变化,结合不同高度的拱坝,从大坝白振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证混凝土两种动弹性模量以及基岩两种动变形模量取值的影响。结果表明,坝体动弹模从30％提高到50％以及基岩动变模是否提高30％对坝体动力特性和地震反应影响不大。     

水口水电站重力坝强震反应台阵

大坝强震监测是进行水工地震安全报警、实现减灾防灾的重措施之一。建立大坝强震反应台是为了监测天然地震和水库诱发地震作用下的坝体动应力反应，并及时为大 地震安全报警提供定量依据。水口电站在台阵设计、监测仪器选型、强震设台、台阵验收等方面做了一系列工作，建立了水口水电站重力坝强震反应台阵，为预报强震提供了报警。     

地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析

我国西南强震区建设有大量混凝土坝,复杂地形条件下地震波入射角度对混凝土坝动力响应影响较大,然而,目前相关研究以线弹性模型为主,在合理考虑坝体的真实破坏状态方面存在局限性。本文以Koyna混凝土重力坝为研究对象,建立三维非线性有限元分析模型,采用了基于黏弹性边界的地震波动输入方法,结合塑性损伤模型分别分析了地震P波和SV波斜入射下坝体的动力响应,并提出地震破坏评价模型对震后坝体损伤进行评估。研究表明,地震波入射角度及波型对坝体动力响应影响较大,P波入射下位移应力和损伤在60°时达到最大,SV波入射下在0°时达到最大,证明了考虑地震波入射角的必要性;采用塑性损伤本构结合损伤评价指标合理地反映了坝体破坏程度,并针对薄弱地区提出抗震设计改进。因此,在同类型工程的安全评价中应该综合考虑地震波斜入射和筑坝材料的非线性特征。     

考虑结构—土—结构动力相互作用的重力坝地震响应分析

为研究地震作用下相邻新、老重力坝的彼此相互作用对响应的影响规律,基于阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)模拟无限地基辐射阻尼效应的思想,建立了新坝—土—老坝动力相互作用模型,并推导了具体的数值实现公式。进而运用UPFs的二次开发特点,通过创建用户单元在ANSYS中实现了所开发模型的嵌入。最后,结合工程实际条件,探讨了地震作用下老坝拆除前后对新建重力坝动力响应的影响规律。计算结果表明:老坝的存在降低了新坝在地震动作用下的动水压力的大小,在老坝拆除前后对新坝的动力特性分布规律影响较小,而对于幅值有一定的影响。本模型表现出了良好的工程适用性,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力可开展类似工程的抗震安全评价分析。     

拱坝多点输入动力反应的试验研究

本文叙述了东江拱坝现场基岩钻孔爆破模拟人工地震动，实测坝体、地基河谷的动力反应，研究了坝址河谷多点地震动输入的拱坝与地基动力相互作用及共对坝体动力反应的影响，通过实测资料分析，其结果初步验证了拱坝多点输入动力反应分析的数学模型基本合理。     

非一致地震动输入下高面板坝地震反应特性

为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响,采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场,借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入,实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析,研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明:当P波非一致输入时,随着入射角度的增加,竖向加速度和动位移极值逐渐减小,水平向加速度和动位移极值逐渐增大;SV波非一致输入时,地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。     

水下爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的破坏效应

在相同炸药量下水下爆炸对混凝土重力坝的破坏效应强于空中爆炸,因此需重点关注水下爆炸冲击下的混凝土重力坝的毁伤机理。考虑爆炸作用下混凝土的高应变率效应、冲击波与结构的动态相互作用以及结构的非线性动态响应等复杂问题,基于Lagrangian-Eulerian全耦合方法建立水下爆炸混凝土重力坝耦合模型,对近坝水下爆炸冲击波传播特性进行分析,得到了水下爆炸冲击下混凝土重力坝的毁伤破坏过程及毁伤机理。研究表明,水下爆炸冲击荷载作用下混凝土重力坝的毁伤模式主要有爆炸成坑破坏、气穴冲切破坏、震塌拉伸破坏、冲击波冲切破坏、弯曲破坏和整体拉伸破坏。