淤沙在坝--库水--地基系统动力时程响应中的影响研究

采用Arbitrary—Largrangian—Eulerian有限单元方法模拟坝——库水--地基系统,库水作为粘性微可压缩流体、淤沙作为饱和液体-固体两相介质处理。首先针对淤沙厚度为零情形时动水压力值与Westergnard解进行对比,其次对物理实验模型进行数值模拟并进行结果对比验证,表明此方法有较好精度。最后以阿海重力坝为例,探讨了不同厚度淤沙对于坝面动水压力、坝体位移响应等的影响情况。     

考虑坝体柔性的重力坝坝面地震动水压力计算

为了准确模拟地震作用下重力坝坝面动水压力,采用比例边界有限元与有限元的无缝耦合理论,提出了一种考虑坝体和库底柔性的坝面动水压力计算方法。该方法采用比例边界有限元的理论,可仅离散坝水交界面实现半无限库水的高效高精度模拟,且能方便考虑库水的可压缩性以及库底和岸坡的吸收作用;采用有限元离散坝体结构,通过作用在大坝迎水面上的动水压力实现对大坝-库水系统的求解。算例计算结果表明,该方法计算得到的重力坝坝面动水压力与已有文献计算结果吻合较好;坝体柔性削弱了坝面动水压力;坝面动水压力随库底反射系数的减小而减小。     

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。     

混凝土坝及坝基分析中截取边界的影响

针对建立有限元模型分析混凝土坝变形分析时地基应取多大范围、边界条件如何施加等问题，通过理论分析和数值计算得出结论:（1）考虑上游库水荷载时，由弹性理论半无限大地基模型分析可知，大坝变位随上游库水均布荷载长度的增大而增大，直至奇异；由弹性理论底部完全位移约束有限深地基模型分析可知，大坝变位随上游库水均布荷载长度的增大而渐趋稳定．（2）实际地基为有限深，宜采用底部完全位移约束有限深地基模型从理论上探讨地基应取多大范围．（3）建议大坝有限元模型范围上游取5～10倍坝高，下游5倍坝高，地基深取5倍坝高；在地基底部施加完全位移约束，在上下游地基施加顺河向连杆约束．     

齿墙对提高重力坝动力稳定性的时程法分析

采用有限元分析软件ABAQUS,以规范反应谱人工地震波作为输入,基于Mohr-Coulomb屈服准则,依据规范的Westergard公式在坝面设置附加质量单元,考虑大坝-库水相互作用,采用无质量地基模型输入设计地震动,黏弹性吸波边界模拟地震动能量向无限远域逸散的地基辐射阻尼效应,应用应力积分法分析了齿墙对重力坝坝体特征位置应力、相对位移和抗滑安全系数的时程影响,所得结论对类似地震地质条件下的相似体形的混凝土重力坝工程动力稳定性评价具有良好的参考价值。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基,空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明,考虑坝-库水-地基相互作用,坝体自振频率降低了３２％,坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此,正确的确定重力坝的地震反应,必须考虑坝-库水-地基的相互作用     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

为了揭示重力坝坝基体系地震破坏过程,需要同时考虑坝体和地基的损伤破坏。本文建立了较为完整的重力坝-地基-库水非线性动力分析模型,同时利用笔者开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度Koyna坝震害,研究了坝体和地基岩体均采用损伤模型重力坝地基体系的地震破坏过程。作为比较分析,对坝体采用损伤模型、地基采用Drucker-Prager弹塑性模型进行了重力坝地基体系的地震破坏研究。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和Drucker-Prager弹塑性模型,得到不同的破坏模式。坝体地基均采用损伤模型模拟的结果与实际震害接近,能更好反映重力坝地震损伤破坏。     

考虑库底淤积层作用的碾压混凝土重力坝地震响应分析

以碾压混凝土重力坝为对象,开展了水平地震动作用下库底淤沙层对大坝动力响应影响的研究。将坝体碾压混凝土和基岩材料模拟为Drucker-Prager弹塑性材料,考虑碾压混凝土大坝层面和坝体-基岩交界面处的不连续非线性行为,采用相关流动法则和Lagrangian流体单元,考虑弹性地基,库水以及水库底部沉积物等不同材料介质间的相互作用,对有无沉积物和不同沉积物高度情形的碾压混凝土大坝进行了动力反应分析。分析结果表明,地震作用下库底淤沙层对碾压混凝土重力坝动力特性有着一定的影响,地震动作用下碾压混凝土大坝的弹塑性分析应适当考虑淤积层的影响。更多还原     

考虑非线性环境量影响的混凝土重力坝坝基扬压力分析

基于混凝土重力坝上游库水位及降雨对其坝基扬压力影响的滞后效应及其非线性特征,建立了考虑环境量非线性影响过程的混凝土重力坝坝基扬压力监测模型,将上游库水位及降雨对坝基扬压力的影响视为一个正态分布过程,并采用量子遗传算法,对相应滞后天数和影响天数进行智能寻优,以提高拟合及预测精度。最后,以某混凝土重力坝为例,采用上述方法对其A6-UP-01测点扬压力测值进行拟合和预测,通过与坝基扬压力实测值对比分析,验证了本文方法优于传统坝基扬压力统计模型,具有一定科学和实践应用价值。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基，空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明，考虑坝－库水－地基相互作用，坝体自振频率降低了３２％，坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此，正确的确定重力坝的地震反应，必须考虑坝－库水－地基的相互作用