高拱坝抗震安全性能评价指标探讨

随着拱坝建设高度和设防烈度的不断提高,传统的强度评价指标已无法满足抗震安全评价的需求。针对300 m级高拱坝的抗震安全评估,建立了考虑坝体横缝接触非线性、坝体混凝土材料非线性以及坝基岩体断层、夹层非线性的有限元模型,采用地震动逐级加载,分析了拱坝的横缝开度、坝顶变形以及坝体损伤随着地震动强度的变化规律。分析表明:尽管在地震动强度很大的情况下坝体中上部损伤程度很大,但坝顶位移、横缝张开度等响应随地震动强度的变化并没有表现出明显的突变现象,并不适宜作为坝体抗震安全的评定指标和监测指标;相比而言,坝体损伤体积的变化随着地震动强度的增加出现突变,反映了坝体整体的破坏状态,可以作为拱坝抗震安全的评价指标;今后需要解决坝体变形、横缝开度等与坝体、坝基损伤之间的相关性关系。     

高拱坝抗震动力分析和安全评价

地震荷载作用下大坝动力响应及其抗震安全问题对建于高烈度地震区的高拱坝往往成为工程设计的控制性关键问题，结合现行的《水工建筑物抗震设计规范》(SL203—1997)，综述了高拱坝的抗震设防标准、动力分析方法、大坝混凝土的动态抗力以及抗震安全评价的基本原则、规定和方法及其适用范围，介绍了当前高拱坝抗震研究中包括计入坝区实际地质地形条件、地震动能量向无限远域逸散的所谓地基辐射阻尼影响、坝体伸缩横缝非线性以及坝体全级配混凝土动态特性方面所取得的最新研究进展，就今后高拱坝抗震设计中应重点研究解决的几个问题提出了建议。     

强震区高拱坝抗震安全研究

从2008年"5.12"汶川大地震到今年"4.14"玉树地震,西部强震区高拱坝的抗震安全问题成为坝工界密切关注的问题。从我国强震区高拱坝抗震研究与工程建设中现存的问题出发,分析并总结了高拱坝地震破坏机理和高拱坝抗震设计理念(包括抗震评价准则、混凝土材料动力特性研究、高拱坝抗震设计分析等)的研究与发展,指出了当前高拱坝抗震较为适用的抗震措施,为今后的研究提供参考。     

白鹤滩水电站高拱坝抗震措施设计研究

白鹤滩水电站拦河坝为椭圆线型混凝土双曲拱坝,最大坝高289m。工程场址区的地震基本烈度为Ⅷ度,基岩水平地震动峰值加速度为451gal,设计地震水平加速度达406gal,校核地震水平加速度高达481gal,同时坝基地质条件复杂,两岸地形不对称,坝身孔口多,其抗震措施设计难度较大。通过在设计过程中进行的大量抗震措施研究,提出了包括“设置垫座与扩大基础结构、配置坝面抗震钢筋、加强基础锚固与灌浆处理、软弱结构面置换处理”等综合的抗震措施。     

新抗震规范要求下高拱坝抗震安全研究

白鹤滩水电站区域构造稳定性较差,2016年的设计地震动参数复核结果表明,场址100年超越概率2％相应基岩水平地震动峰值加速度为451 gal.根据NB 35047-2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》、GB18306-2015《中国地震动参数区划图》以及地震安全评价结果,基于复核后的地震动参数,对高289 m的白...     

高拱坝抗震性能评价指标研究

随着高海拔、高寒、高烈度地震区水电工程的建设,基于强度的拱坝抗震安全评价标准已无法满足工程实践的需要。本文采用非线性数值分析模型对拱坝进行了地震动IDA(逐步动力增量分析)研究,提出了评价大坝抗震安全性新指标,即:坝体损伤体积比和坝面损伤面积比;结合实际工程分析了地震峰值加速度与坝体位移、坝体损伤体积比和坝面损伤面积比之间的关系。结果表明,相比于已有的拱坝抗震性能评价指标,所提出的坝体损伤体积比和坝面损伤面积比指标,可以更清晰地反映出不同强度地震动作用下的拱坝损伤变化趋势和抗震承载能力,更适合作为评价拱坝抗震性能的指标。     

高拱坝抗震安全研究

我国是多地震国家,高坝大库多建于西部强震区,其中坝高超过200 m的大坝多为混凝土拱坝,其抗震安全至关重要。结合2018年11月颁布实施的《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)的编制工作,在高拱坝抗震方面取得的主要研究成果,包括大坝抗震设防水准框架、大坝地震动参数的合理确定、大坝地震动输入机制、大坝—地基系统整体抗震稳定分析和大坝坝体强震损伤破坏机理分析,据此提出了最大可信地震下高拱坝抗震安全定量评价指标。     

黄河拉西瓦双曲拱坝抗震安全分析评价

拉西瓦双曲拱坝最大坝高250m,坝址所处地区地震活动性强,为此,根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》的原则、方法和要求,在考虑地形地质条件、地基辐射阻尼及横缝非线性影响的条件下,采用三维有限元法对大坝及其基础进行动、静力分析,并用水弹性模型试验进行验证,综合分析评价了大坝抗震安全性能。分析结果表明,拉西瓦拱坝的抗震安全性是有保证的。     

高拱坝抗震与减震研究的若干问题

对于混凝土坝这种大体积结构，减震技术研究相对薄弱，坝内设缝是一种减震措施．通过对地震动输入机制、坝基动力相互作用和高拱坝内经向结构缝的张合效应的研究表明，拱坝中结构缝的张合运动改变坝内的动应力分布，经过优化设计，有目的地设置永久结构缝或薄弱连接续来预先调整遭遇地震时坝内地震动能量的分布，改善坝内动应力条件，可达到防御强地震的目的．     

乌东德高拱坝抗震设计研究

乌东德水电站地处亚欧大陆地震带,其抗震性能受到广泛关注。采用“静力设计、动力调整”方法进行大坝体形设计,并采用现行抗震规范规定的基本分析方法与非线性有限元法对大坝选定体形的抗震性能与抗震安全性进行分析评价,提出了大坝抗震措施和强震监测设计方案。研究结果表明,乌东德高拱坝在设计与校核地震作用下,坝体应力状况较好,与国内几座高拱坝相比,应力水平较低,横缝开度较小,坝肩抗滑稳定裕度大,大坝-坝基系统具有较强的极限抗震能力。     

高拱坝安全性研究现状及存在问题分析

在总结高拱坝应力变形分析、破坏分析和安全度评估的现行规范及现有研究方法的基础上,指出这些方法存在的主要问题是:在进行破坏分析和安全度评估时没有考虑拱坝的破坏模式,破坏分析的层次不够明确,分析方法的建立和破坏判据的确定缺乏理论依据。针对这些存在问题提出了解决途径的建议,高拱坝的破坏应从材料层次的局部损伤和结构层次的整体失效研究。局部损伤须考虑材料的不均匀性,整体失效的研究应采用非强度理论。需要研究从材料层次的局部损伤到结构层次的整体失效破坏演变过程。高拱坝安全度的评估需要与失效破坏模式联系起来,应通过风险分析寻找最可能失效模式,确定与此模式相应的安全度。     

一种综合强度和稳定的高拱坝—坝肩抗震安全评价方法

借助大型有限元程序ADINA及其二次开发功能,通过引入动接触模型,并充分利用极限平衡法和有限单元法这两种分析方法的优点,研究了基于有限元数值应力场的动接触极限平衡法和以坝体动力响应为安全判定主体的分析原则,提出了一种综合强度和稳定的高拱坝—坝肩抗震安全分析方法,建立了能够有效反映高拱坝系统真实工作性态的非线性数值分析模型。据此,深入分析了某高拱坝工程在强震作用下的抗震安全性。该分析方法可以反映整个高拱坝—坝肩系统真实的动态响应,分析结果具有更高的可信度。     

大岗山拱坝-地基体系整体抗震安全性研究

摘要：基于高拱坝-地基整体抗震安全评价体系,对设计地震动峰值加速度达0.556 5g的大岗山拱坝-地基体系的地震响应进行数值分析,并分别对其在不同地震超载倍数和不同基岩控制性滑裂面抗剪强度降低倍数下的安全性和破坏机理进行研究,以寻求坝体控制性位移或与位移相关的变量随安全系数变化曲线的拐点作为整体失稳判断准则,进一步明确了具体实施方法,并对其整体抗震安全性作出评价。     

关于强震下拱坝损伤整体判别指标的初步探讨

地震动的强烈不确定性使得高拱坝在满足设计地震烈度要求的前提下必须深入研究超载地震动作用下的抗震裕度。本文通过对考虑横缝的高拱坝在不同强度地震动下的响应进行了分析，并根据计算结果，得到大坝在逐级增强的地震动作用下，拱冠顺河向位移和输入加速度呈现出分段变化的规律。相比于搜索拱坝结构在强震作用下具有较强随机性的失效路径而言更有可操作性，在如何解决超静定拱坝在强震下的整体抗震性能评价指标方面提出了有益的参考。     

高拱坝地震反应与抗震安全性评价

目前，抗震设计已成为高地震烈度区修建特高拱坝的控制性技术难点。“八五”期间结合我国近期将开发的重点工程──高２９２ｍ的小湾拱坝对抗震设防概率标准及抗震可靠度设计；拱坝坝体－地基－库水动力相互作用分析的现场试验验证；伸缩横缝对高拱坝强震反应的影响；及小湾坝址场地对地震动的影响等问题进行了抗震技术攻关研究。在完成上述基本理论和试验研究的基础上，对小湾拱坝进行了分析，得到了在考虑上述因素后的地震反应，并对小湾拱坝的抗震安全性作出评估。     

混凝土坝抗震安全评价指标和方法研究

以提出混凝土坝整体抗震性能评价指标体系和方法框架为目标,分析研究了美国水工建筑物设计规范(EREM)基于性能目标的抗震评价方法、评价标准、定量化性能指标,同时对国内外相关成果进行了对比分析。针对高混凝土坝的最大设计地震(MDE)的设防水准以及最大可信地震(MCE)的安全目标,为了更好地评价地震动作用下结构性态,应注重定量化评估坝体—地基—库水的整体效应,以及应力和变形响应的累积效应,结合现有的高混凝土坝的抗震评估,进行线弹性评价和非线性响应分析。线弹性评价预测应引入USACE评价程序和判别准则中的结构需求能力比、超线弹性累计时间和性能曲线等定量化指标,再结合现行规范从坝体关键部位、横缝等方面进行非线性响应分析修正分步实施,建立混凝土高坝抗震性能定量化评价框架。研究成果为混凝土坝抗震性能评价提供参考。