地震作用下混凝土坝孔口应力分析的动力子模型法

地震作用下混凝土坝泄水建筑物的安全至关重要,但混凝土坝孔口处应力梯度变化较大,常规分析方法一般难以满足精度要求.静力分析中通常采用子模型方法将其从整体大坝中分离出来进行二次分析.本文将其推广到动力分析中,并用数值算例证明动力子模型方法的正确性和有效性.该方法为混凝土坝孔口抗震设计提供一种便捷有效的分析手段.     

乌东德拱坝非线性地震反应分析

本文在计入坝、地基和库水动力相互作用的情况下,用LDDA(拉格朗日不连续变形分析)模拟拱坝横缝,粘弹性边界为吸能边界的拱坝地震输入模型计算乌东德拱坝非线性地震反应,研究无限地基辐射阻尼和拱坝横缝对坝体反应的影响,分析乌东德拱坝的静动力响应和拱坝横缝在地震作用下的张开情况,并将其计算成果与基于人工透射边界的时域显式有限元方法进行了比较分析.     

子模型方法在活门有限元分析中的应用

在活门有限元计算中,运用ANSYS软件的子模型分析功能,采用子模型方法,对某电站活门阀轴轴肩处进行不同过渡圆角下的子模型分析研究,从而比较清楚地了解了活门阀轴在高应力区域的应力分布情况,真实地反映了实际应力水平,并对计算结果进行分析得出具有参考价值的结论。     

SV波斜入射下高拱坝地震反应分析

基于黏弹性人工边界结合显式有限元法的时域波动分析方法,通过三维平面地震波倾斜入射的输入方法,结合小湾拱坝研究了SV波斜入射对拱坝地震反应的影响。结果表明:SV波斜入射角度对拱坝地震反应的影响规律与P波斜入射作用下的情况有着显著的不同,SV波斜入射角度对拱坝抗震安全性起控制作用部位的低频区的幅值放大系数影响显著,顺河向入射时,幅值放大系数随着入射角度的增加而显著减小;横河向入射时,幅值放大系数随着入射角度的增加而显著增大。     

高拱坝非线性地震反应分析中横缝模拟方案研究

本文采用显示有限元结合人工透射边界的地震波动模拟方法和动接触力模型,研究了高拱坝地震反应分析计算模型中,合理模拟坝体非线性反应所需的横缝设置条数,位置和间距,得出了设置少数横缝能基本反映坝体应力反应,但横缝张开度则与横缝布置间距密切相关,准确模拟横缝开合情况需模实际间距,及顶拱冠和两坝头可能出现较大横缝开度的结论。     

地震波斜入射对高拱坝地震反应的影响

高坝地震反应分析通常假定地震波垂直入射,在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,建立了三维平面地震波倾斜入射的输入方法。采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射对小湾拱坝地震反应的影响。分析结果表明：与垂直入射相比,地震波倾斜入射可能显著增加对拱坝抗震安全性起控制作用部位位移、速度、加速度反应的频谱幅值放大系数,应该在拱坝地震反应分析中考虑地震波斜入射的影响。     

碾压混凝土重力坝整体三维非线性有限元地震反应分析

本文将考虑地基辐射阻尼作用和坝体接缝非线性动力接触作用的大坝.地基体系地震波动反应分析方法用于龙开口碾压混凝土重力坝的整体三维非线性有限元地震时程反应分析,揭示横河向地震输入对重力坝地震反应的影响,研究比较碾压混凝土重力坝分仓横缝采取灌浆或设键槽的不同措施对加强大坝抗震性能的作用.     

拱坝应力分析中的有限元内力法

本文提出了拱坝应力分析的有限元内力法，该法首先按常规方法建立拱坝及地基在水压力，自重等荷载作用下的有限元平衡方程，求解结点位移和单位应力，然后将坝体分解为拱系和梁系，根据拱和梁的内力平衡条件求解指定截面上的约束内力，并进而求解应截面上的内力（弯矩、轴力、剪力等）和坝体内任一点的等效应力。文中推导出了相应的计算公式，并通过对典型的圆筒拱坝和拟建的某高拱坝的应力分析说明了该方法的正确性。     

地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响

本文研究地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响,为此选用根据水工规范设计反应谱拟合而成的峰值加速度及速度相同,而峰值位移不同的两组地震动时程(每组35条)作为输入。在显式有限元结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,以小湾拱坝为例,统计分析两组地震动分别按顺河向垂直入射时小湾拱坝的地震动力响应,探讨峰值位移对小湾拱坝–地基系统地震反应的影响。计算结果表明地震动峰值位移对坝体的主应力、顶拱拱端的拱向应力及拱冠梁底部附近的梁向应力均有较显著的影响,对于坝体顺河向位移也有较大影响。因此,对高拱坝进行抗震安全评价及设计时,应考虑地震动峰值位移的影响。     

拱坝横缝键槽形式对拱坝地震响应的影响分析

建立了包含拱坝横缝键槽物理构造的简化矩形键槽和梯形键槽模型,横缝键槽接触面之间的本构关系采用指数型动接触本构模型,比较分析了平缝模型、矩形键槽模型以及梯形键槽模型对拱坝横缝局部以及拱坝整体应力一位移地震响应的影响.分析结果表明:与平缝模型相比,键槽的存在对拱坝横缝局部以及大坝整体的响应均有较大影响,横缝的开度明显增大,坝段之间的滑移量减小,横缝底端的应力集中现象明显减弱,上游坝面整体的应力状态有所改善,坝顶的最大顺河向位移有所降低;两种键槽模型对大坝整体的应力-位移响应的影响较接近,但对拱坝横缝局部的开度及坝段之间的滑移量影响较大.     

拱坝随机振动响应的概率分析及抗震安全评价

本文介绍如何利用反应谱方法对结构动力响应做概率分析,并用Monte-Carlo方法进行验证,结果表明两种方法结果一致。应用反应谱方法对拱坝随机振动响应进行了分析,研究了均匀振动下拱坝随机振动响应的概率分布,对拱坝在基准期内的抗震安全作了评价。     

基于概率的混凝土重力坝地震反应分析

引入基于概率意义的分析方法,对地震反应分析中由于地面运动记录的不确定带来的结构反应不确定问题进了研究,并结合地震危险性分析的成果,得到了重力坝地震反应的超越概率.分析中首先选取一定数量的强震记录,在不同的地震烈度下对结构进行非线性分析.继而对分析得到的工程反应参数引入对数正态分布假设,通过回归分析得到其统计信息,并结合场地危险性曲线,得到年超越慨率.最后对SAC/FEMA简化分析方法中各条假定对结果的影响进行了评价.对本文研究的重力坝而言,地震危险性曲线假定和工程反应参数均值变化规律假定带来的影响较小,而工程反应参数标准差假定会带来显著影响.     

库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响研究

本文中采用时域显式有限元方法,将库底淤积砂层模拟为重流体,以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明,从总体上来说饱和淤砂层的存在对高拱坝地震反应影响较小,但是仍有一些局部反应的变化值得注意。     

自适应有限元在拱坝破坏追踪中的应用

本文利用叉树理论对拱坝进行自适应剖分,通过形函数有效地解决了自适应算法中的悬点问题,并给出相应的算法,利用误差估计理论对细分后的网格进行误差估计。最后以某拱坝为例,对裂缝位置和裂缝扩展过程进行了描述。结果表明,本文自适应剖分后的单元规整,计算精度高,稳定性好,对于研究拱坝的坝踵应力以及破坏的过程具有很强的理论和实用价值。     

关于高土坝地震反应分析中阻尼模型的讨论

主要讨论了不同阻尼模型对高土坝地震反应计算误差的影响.首先,通过理论分析,说明了土石坝地震反应分析采用常用阻尼模型的局限性.然后,运用有限元方法,分别用基于转换频率和土坝基频的两种阻尼模型对高土坝进行时域内的线性地震反应计算.最后,和频域内计算结果进行对比,分析了不同阻尼模型对计算结果精度的影响.     

有横缝高拱坝非线性地震响应动接触模型

本文针对有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题,提出一种新的动接触算法——有限元混合法。该方法根据接触问题局部非线性的特点,将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力,以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行,把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,使得迭代计算变得简单易行,并且当考虑坝体中有多条横缝的情况,可以保持关于接触力的柔度矩阵的带状性和稀疏性,大大提高了计算效率。文中首先给出了有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题的力学模型,推导得出了相应的有限元柔度方程,然后详细给出了迭代求解的步骤。最后,用本文方法对地震作用下某高拱坝横缝的张开与闭合过程进行了算例分析。     

等效三维一致黏弹性边界单元及其在拱坝抗震分析中的应用

基于大型结构分析软件ADINA,提出了等效三维一致黏弹性人工边界单元以及在该边界上实现波动输入的方法和技术.将其应用于国内某高拱坝的坝体.地基-库水系统的地震反应分析,研究大坝在三向地震荷载作用下的动力响应,并与传统无质_垦地基模型的计算结果进行对比.结果表明地基辐射阻尼有效降低了坝体的地震响应,该方法应用方便且具有良好的计算精度和稳定性.     

基于动力有限元法对拱坝应力控制指标的分析

我国已建或拟建的高拱坝许多位于强震区,使得拱坝抗震分析中应力控制指标的制定成为十分重要的课题.本文探讨现有规范在动力方面的不足,并根据混凝土拱坝规范,利用静力作用下有限元等效应力控制指标的制定与拱梁分载法控制指标之间的关系,提出静动综合作用下有限元等效应力的控制指标.以大丫口拱坝实际工程为例,运用振型分解反应谱法计算了各种工况下坝体的地震静动综合响应,并运用本文提出的静动综合作用下等效应力控制指标进行校核,结果显示此标准具备较好的合理性及可行性.     

考虑横缝非线性作用的拱坝拱梁分载动力分析方法

结合结点力学广义位移原理,在坝体横缝位置设置广义接触点对,将接触点对问的约束以接触力代替,导出接触点对上的位移、接触力与坝体粱单元出口结点位移及内力间的关系,进而导出包含缝面上广义结点在内的柔度矩阵,根据缝面上的接触条件组装柔度矩阵,得到以接触力为未知量的求解方程.通过整体拱梁法和接触缝面非线性迭代的交替求解,实现了拱梁分载法中对拱坝横缝的静动力非线性接触过程的模拟.算例表明了本文分析方法的正确性.