基于等效一致边界的重力坝地震响应分析

地震动输入机制与重力坝地震响应分析方法密切相关,并对其有不可忽视的影响。传统的无质量地基忽视了地基质量的惯性作用,以及沿坝基地震动输入的幅值和相位都不均匀分布等因素影响,并不能真实地反映结构在地震作用下的动力响应。在地基截断处施加人工边界,则能够很好地模拟出地震波能量向远域地基逸散,将无质量地基时的封闭系统转化为符合实际的开放系统来进行地震响应分析。基于ANSYS有限元分析软件,对某重力坝进行动态响应分析。在截断地基边界处,建立等效一致人工边界,并与传统的无质量地基作比较分析。分析结果表明,当采用无质量地基时实际上夸大了地震效应。     

重力坝坝踵应力控制标准的研究

重力坝坝踵应力控制标准问题一直是个难于解决的问题,为了研究这个问题,采用有限元线弹性模型对4种不同高度的重力坝、3种坝体下游边坡、3种地基和坝体弹模比、28组不同网格尺寸进行了计算分析,得出了不同高度、下游边坡、地基与坝体弹模比、网格尺寸情况下重力坝坝踵应力的分布规律,并且得出重力坝采用有限元计算分析的情况下,主拉应力...     

地基条件对重力坝坝体应力的影响

地基条件对重力坝坝体应力有较大的影响,对这一问题的分析研究至今还是不够的。目前在重力坝设计中,仍主要采用比较简单的材料力学方法。这种方法既不考虑地基的作用,也不考虑坝踵和坝趾的应力集中,结果算出的坝体应力,在1/3坝高范围内与实际情况有较大出入。为此,本文对岩基上的重力坝,采用平面有限元法计算分析了地基条件对坝体应力的影响。所考虑的地基条件包括地基渗流、地基自重、地基刚度和坝踵裂缝开展。计算分析系结合一项生产任务进行的。计算实例坝高112米,网格布置如图1所示。计算时坝体作为平面应力问题,地基作为平面应变问题。     

黏弹性边界在某重力坝动力计算中的应用

采用APDL语言编写了黏弹性边界,在ANSYS中实现了重力坝考虑黏弹性边界的动力计算。选取安哥拉某水电站重力坝标准坝段,地震荷载激振方向按水平方向输入,用谱分析法分别采取刚性约束边界和黏弹性边界对某重力坝进行模态和动力计算。研究坝体在不同边界条件下的响应,并对结果进行对比分析。计算结果表明,采用有质量地基模型并赋予黏弹性边界比无质量地基刚性约束边界假设更贴近工程实际情况,自振频率更低,加速度分布更合理且坝顶加速度放大系数较小。     

基于规范法的重力坝应力分析改进

现有重力坝设计规范规定采用材料力学法进行重力坝应力分析作为确定坝体断面的依据,但现有规范上的材料力学法和传统材料力学方法不完全一致,为此,根据传统材料力学方法对规范上的材料力学法的重力坝应力分析进行了改进,并对计算中涉及的应力正负号、剪应力积分和剪力合力之间的关系以及如何考虑扬压力等几个不明确的问题进行了讨论。     

黏弹性人工边界地震动输入方法及实现

本文对实现黏弹性边界的常用方法进行了总结,对相应于黏弹性边界的地震动输入公式进行了详细推导,把自由场应力的求解也转化为自由场速度的求解,简化了地震动输入公式,并给出了地震动输入的简化方法。基于ABAQUS软件,进行算例分析并和理论解进行对比,验证了各种黏弹性边界实现方式及本文地震动输入方法的合理性和正确性。最后,对大朝山重力坝典型挡水坝段进行地震响应分析,通过施加黏弹性边界并输入相应地震动,评价了无限地基辐射阻尼的影响,并与无质量地基模型的计算结果进行了比较。结果表明,考虑辐射阻尼效应后坝体地震响应明显降低,故在实际工程抗震分析时对其影响应予以适当考虑。     

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。     

粘弹性人工边界地震动输入方法及实现

进行结构-地基动力相互作用分析时必须考虑无限地基辐射阻尼效应，粘弹性人工边界方法由于其优越性而得到广泛应用，但对于外源地震作用下结构-地基体系的动力响应分析，还需要确定相应于粘弹性边界的地震动输入，目前一般转化为人工边界节点上的等效节点力处理，为此需要求解自由场位移、速度和应力，比较繁琐。本文首先对目前实现粘弹性边界的常用方法进行了总结。其次，对相应于粘弹性边界的地震动输入公式进行了详细的推导，使得自由场应力的求解也转化为自由场速度的求解，简化了地震输入公式，并给出了地震动输入的简便实现方法。然后，基于ABAQUS软件，进行算例分析并和理论解进行了对比，验证了各种粘弹性边界实现方式及本文地震动输入方法的合理性和正确性。最后，对大朝山重力坝典型挡水坝段进行地震响应分析，通过施加粘弹性边界并输入相应地震动，评价了无限地基辐射阻尼的影响。与无质量地基模型进行比较，结果表明坝体地震响应明显降低，故在实际工程抗震分析时对其影响应予以适当考虑。     

基于ANSYS的横缝深度对重力坝应力影响的探讨

该文以阿海水利枢纽工程为例,采用三维非线性有限元法建立了重力坝横缝、坝体和地基模型,并以修正后的迁安波均匀输入方式对左岸挡水坝段进行地震时程分析.结果表明,在设计地震作用下,当横缝深度为坝高的1/4、1/2、3/4时坝体的应力增幅较小;当横缝贯通整个坝段时,坝体的应力值和范围增幅最大.因此在考虑温度场和施工能力的同时,...     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

摘要：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,同时利用本文开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度柯依那（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,研究了坝体采用损伤模型地基采用Drucker-Prager弹塑性模型重力坝地基体系的地震破坏。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和D-P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。     

基于三维有限元的某重力坝应力变形特性分析

重力坝作为主要坝型之一在人类筑坝治水历史长河中发挥着举足轻重的作用,特别是随着我国西部水电能源建设的飞速发展,将有一批高重力坝水电工程投入建设和运营,这些大坝均位于高山峡谷之中,工程规模大,地质环境复杂,其坝与地基稳定安全问题是须长期关注和解决的关键科学技术难题。本文采用三维有限元法分析了某重力坝正常工况下的应力变形特性,对其正常工作状态和应力变形规律进行了深入分析。     

混凝土重力坝整体结构安全评价

为了突破当前重力坝评价体系中只着眼于独立坝段而忽略整体作用的趋势,以国外某工程中的混凝土重力坝为例,建立重力坝全坝段有限元分析模型。考虑混凝土材料、地基岩体的动力非线性特性,采用接触非线性单元模拟不同坝段之间的横缝状态;通过对不同坝段坝体的位移、应力的计算和分析,研究坝体在不同荷载工况下的静动力响应、屈服特性与破坏模式,对重力坝全坝段的安全性能作出整体评价。研究采用的评价方法成果合理有效。     

RCC重力坝地质缺陷坝基处理方案优化及加固效果评价研究

笔者针对RCC重力坝地质缺陷坝基开展处理方案优化和评价研究,采用有限元超载法对碾压混凝土重力坝的坝基接触面应力、位移及坝体破坏进行分析。研究表明:随着超载系数的增大,坝基接触面上游部位的拉应力和下游部位的压应力均增大,且坝踵拉应力增长幅度大于坝趾压应力的增长幅度。同时,坝基竖向位移增大,坝踵与坝趾的位移差也随着超载系数的增大而增大。地基接触面位移量值增大及上下游变形差异的增大都会导致坝体塑性区的发育和扩展,不利于坝体的稳定性。基于不同地基处理方案下坝基位移、坝踵与坝趾位移差异性比较可知:地基处理方案四的加固效果较其他三种处理方案更能有效提高坝基的承载能力和稳定性。     

混凝土重力坝三维数值模拟及优化设计

随着重力坝在工程中的广泛应用及新建重力坝坝高不断增加,其局部坝段的工作状况对大坝的整体运行影响也越来越大,因此选择适合工程实际的重力坝坝型显得尤为重要。通过抗剪断稳定计算和三维数值分析相结合的方法,分析了某重力坝的安全稳定性。计算结果表明,该坝坝肩段出现拉应力,以此对原设计方案进行优化设计,优化后新坝型坝肩段无拉应力出现。原方案与优化方案的对比分析表明:类似工程中,重力坝坝肩段设计应采用坝肩段与主坝段有一定角度或类似于拱坝的形式布设,以减小坝肩拉应力;在同类重力坝安全稳定分析时,可采用抗剪断稳定计算与三维数值模拟相结合的方法;在二维计算满足规范要求时,三维数值模拟可采用弹性材料计算。     

复杂基岩重力坝施工中应力稳定性以及加固方案研究

应力稳定性分析是重力坝设计的重要基础条件，采用有限元软件ABAQUS,结合复杂基岩条件下的工程情况，考虑断裂带和薄弱夹层对作用于坝基岩下的静力分析影响，分析大坝在不同工况下的横倾应力，并对重力坝改造措施的安全性进行评价。当弹性模量比取值为0.25～8.0时，坝脚处的最大拉应力取值区间为1.613～4.024 MPa。折减系数k值为2.7～2.8之间，两个方向位移均发生突变。随着施工高度和蓄水高度的增加，地基上部水荷载均增加。研究成果可为实际工程设计提供技术依据，对类似重力坝的结构分析具有一定的参考价值。     

重力坝—库水—淤沙—地基系统的地震波动分析

将淤沙层模拟为液固两相饱和介质,并取计算边界(包括地基、库水上游和淤沙上游边界)至结构的距离L≥c T/2,采用逐步扩大有限元网格,避开地基、库水上游和饱和淤沙上游边界处能量反射问题,建立了重力坝—库水—淤沙—地基体系的动力有限元模型。采用该模型对一典型重力坝进行地震波动分析,结果表明,该模型相比传统方法能够有效降低坝体的应力、位移和坝面动水压力(孔隙水压力)。     

实体重力坝应力计算过程分析

实体重力坝应力分析是重力坝设计中的关键问题之一,而重力坝的应力状态又是重力坝的强度核算、材料分区和构造分缝的主要依据.重力坝的应力计算涉及众多因素,特别是水作用引起的扬压力对重力坝的稳定和应力影响较大.正确计算重力坝的荷载、全面分析重力坝的应力,真正理解重力坝应力分析过程的真谛,是合理设计重力坝的关键所在.通过重力坝应力计算实例,深入坝体内部,全方位计算重力坝的应力,突出主应力问题分析,为重力坝设计者提供一个应力分析的全真过程.     

方家沟水库碾压混凝土重力坝优化设计

方家沟水库是一座采用C15碾压混凝土作为筑坝材料的重力坝,最大坝高41.10 m,坝顶长113.83 m,坝顶高程1 747.10 m。首部枢纽由C15混凝土大坝、坝顶开敞式溢洪道、右岸取水、冲沙底孔及消能设施组成。结合工程特性,对大坝设计方案进行适当优化调整,对其稳定性和应力进行了详细计算。分析结果表明,坝体基本组合情况K'3.0,特殊组合情况K'2.5,坝体抗滑稳定满足规范要求,应力计算成果和地基承载力满足规范要求,获得技术上可行、经济上合理的优化设计方案。     

重力坝的水荷载分析

水对坝体和地基的作用力是重力坝的主要荷载,它关系到大坝的稳定和强度。目前在重力坝计算或结构模型试验中,计算或施加水荷载的方法很不一致。用各种方法得出的成果究竟有多大差别,哪种方法比较合理,是重力坝设计中需要研究分析的一个问题。本文采用平面有限元法对各种计算重力坝水荷载的方法进行了计算、分析和比较。 目前计算重力坝水荷载的方法有:(1)当采用材料力学方法计算坝体应力时:①坝体水荷载按作用于坝面的静水压力计算,同时考虑作用于计算截面上的扬压力;②坝     

乌江渡水电站拱形重力坝右坝肩稳定分析及基础处理

乌江渡水电站拱形重力坝右坝肩稳定分析除采用刚体极限平衡理论计算外,还着重研究了断裂岩体的变形及地基应力分布对坝肩稳定的影响。为改善坝肩稳定条件,对断裂软弱岩体进行了约2万米~3的置换混凝土处理,本文拟介绍这方面的研究情况。一、拱形重力坝坝型及对坝肩岩体要求