高土石坝地震永久变形研究评述

在强震荷载作用下,土体将产生不可恢复的瞬时滑移变形或整体永久变形。永久变形的发展严重危及高土石坝的安全和正常使用,如何预测土体地震后的永久变形成为高土石坝抗震性能安全评价中一个重要的方面。围绕西部大开发和南水北调战略的需要,对高土石坝抗震性能安全评价研究的现实意义和研究现状进行了论述,综述了目前国内外有关高土石坝地震永久变形的分析方法,对今后高土石坝抗震性能安全评价的研究方向提出了一些建议。     

局部安全系数法中约束对土坡稳定分析的影响

为研究局部安全系数法中不同约束条件对土坡稳定分析的影响,结合两典型土坡,对局部安全系数法这一双重优化问题中的约束条件进行了分析,约束条件主要包括极大化问题中条块间法向力、剪切力、条底法向力需满足的约束以及极小化问题中可行滑动面需满足的约束条件,研究结果表明,限制条块间法向力为正,而允许条间剪切力为负条件下,局部安全系数法所得结果较为合理.     

地震作用下混凝土重力坝破坏过程与破坏形态数值仿真

在考虑混凝土材料细观非均匀性影响的基础上,探讨了在材料参数和地震动等不确定性因素影响下混凝土重力坝的破坏过程和破坏形态。通过对金安桥混凝土重力坝的180个样本的非线性数值模拟统计分析,得到了不同水平地震作用下的大坝损伤破坏情况,并提炼出4种典型的破坏形态。计算结果表明随着地震动的增大,大坝损伤总体上趋于严重,但也存在高地震动水平下轻微损伤的情况。典型的破坏形态除了坝头折断、坝踵开裂以外,还发现了下游面起裂、贯穿至上游的情况,且随着地震峰值加速度的增大而越发明显。这对于全面了解重力坝地震损伤的薄弱环节,优化抗震措施提高大坝抗震能力是十分有意义的。     

FRP片材表面加固混凝土重力坝坝踵抗震性能数值模拟

基于Pushover方法,采用反映混凝土细观非均匀性的混凝土损伤计算模型,以某一即将兴建的混凝土重力坝为例,研究了下游向地震惯性作用下FRP片材表面加固大坝坝踵后坝踵处的起裂、裂缝扩展、FRP应力状态及剥离现象等.结果表明:FRP片材表面加固混凝土重力坝坝踵能有效地延缓坝踵的起裂及裂缝扩展,减小坝踵可能破坏范围;坝踵FRP片材上应力最高,但远小于FRP的抗拉强度,足见FRP片材加固的有效性.     

波浪对双层圆弧型贯底式开孔介质防波堤的绕射

为研究波浪对双层圆弧型贯底式开孔介质防波堤的绕射问题,利用比例边界有限元方法(SBFEM)建立该问题的半解析解模型.分析时将双层圆弧延伸构建出2个虚拟同心圆可将整个流场可划分成2个有限域和1个无限域.利用变分原理推导出了关于势函数的各个子域SBFEM方程,并对SBFEM方程进行了求解.数值算例验证了该方法是一种只需离散最外边界而且用很少单元便能得到精确结果的高效算法.给出了短峰波波向、相对波数、内外半径比、圆弧段的位置、张角以及孔隙影响系数等因素对整个结构波浪绕射的影响.结果表明,双层圆弧型贯底式开孔介质防波堤与以上参数的变化密切相关.     

损伤开裂承压壳体泄漏率分析模型改进与验证

承压壳体发生放射性、易燃等危险气体泄漏会对环境造成重大威胁，泄漏状况评估是应急措施优化的必要前提。针对严重事故下的厚壳壁微开裂，建立了一套快速定量的泄漏率分析数值模型。基于流量守恒原理，提出了厚壁结构中多段微裂缝构成变截面通道的泄漏率计算改进模型；采用混凝土塑性损伤模型模拟极限载荷下结构的非线性破坏，通过等参函数实现几何不规则单元与规则空间之间的变换，改进了弥散型微裂缝扩展尺度的计算模型。通过数值算例对比文献中的结果，分别验证了以上两个子模型的稳定性和有效性，并由受损剪力墙的泄漏率分析进一步验证了模型的可行性。最后，将模型应用于抗高温内压损伤过程中的某预应力混凝土复杂承压壳体，结果表明：改进的模型适用于厚壁、带孔道等复杂构造承压结构的泄漏率分析，具有一定的实际工程意义。     

样条半解析法计算变厚度板

本文将板的位移函数表示为三次样条函数与梁振型函数的乘积形式,利用位移变分原理建立控制方程,为变厚度板的计算提出一个解析半数值方法。与有限元法以及有限条法相比,计算量和内存要求得到显著节省,利用微机或袖珍机(PC—1500)即可方便地实现。数值算例表明,本文方法具有较高的计算精度。     

粘弹性地基中人工边界的波动反射效应

原文研究了波动在传递过程中能量的衰减规律问题,从理论上评价了人工边界的波动反射效应,笔者曾在两座混凝土重力坝的原型振动试验中从坝体与基岩相互作用问题入手,探讨了这一问题,现简述如下。     

基于能量耗散的土体本构关系及其参数确定

从热力学基本理论出发，研究了土体受力变形过程中的能量耗散函数，据此构造了土的弹塑性模型。模型的屈服轨迹、塑性流动、硬化规律及弹性规律均可通过自由能函数和耗散增量函数推导得到。研究中区分塑性功与能量耗散，引出了储存塑性功的概念，定性地讨论模型参数的物理意义及其取值。并通过拟合三轴试验曲线，确定了模型参数；将计算的应力一应变曲线及体变曲线或孔压增长与试验结果比较，验证了模型的有效性。这种本构模型的构造方法掘弃了以德鲁克公设为基础的传统塑性理论，自动满足热力学定律，具有较为严密的理论基础。     

拱坝动静力分析的改进多拱梁法及其应用

本文在试载法的基础上加以发展改进提出一种新的拱坝动力与静力分析的多拱梁法.方法的要点是将拱坝离散化为一系列拱或梁单元,以此作为基本计算单元建立体系的动力或静力方程,同时利用单元的模态函数作为基向量进行坐标变换以使方程的自由度数得到高度节约,使计算大为简化.方法在微型计算机上得到了实现,它具有功能比较全面、输入信息简便,所需内存容量小,节约计算机时,并达到良好精度等特点.