不同库水模型对拱坝横缝开度的影响

地震作用下横缝的张开、闭合与滑移对高拱坝的动力响应有着显著的影响,而横缝的张开度是有横缝拱坝抗震分析的一个重要计算指标.结合实际工程,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为,用多次透射人工边界条件计及无限地基的辐射阻尼效应,给出三种库水模型及其数值求解方案,考查不同库水模型对高拱坝横缝开度的影响.计算表明,忽略水体的可压缩性将引起显著的计算误差,横缝最大张开度不但幅值不同,沿坝轴线方向的分布也有较大差异.附加质量模型和忽略水体的可压缩件将过分夸大库水对坝体的作用,在计算中应该考虑库水的可压缩性.     

国内外混凝土拱坝原型振动试验分析

原型振动试验是研究大坝动力特性的重要手段,原型试验与模型试验、数值分析手段相结合,对深入研究坝体的动力特性至为重要。本文在收集国内外混凝土拱坝原型振动试验资料的基础上,对其中一些规律性的问题,如拱坝的自振特性及其影响因素、拱坝的阻尼、库水可压缩性的影响等进行了简单评述。     

水体对河床式水电站厂房动力特性和地震动力响应的影响分析

为探讨库水、尾水及流道内水体对河床式水电站厂房动力特性和地震动力响应的影响,以势流体单元模拟水体、粘弹性边界模拟地基辐射阻尼效应,建立了完整的机组坝段厂房结构—地基—水体耦合有限元分析模型。结果表明:水体对河床式厂房结构动力特性和地震动力响应有较大的影响,没有正确考虑水体作用的动力计算偏于不利;仅模拟库水和尾水的附加质量及势流体模型,由于对占主要部分的流道内水体的影响无法估计而带来较大的误差;计算中对水体进行简化模拟时必须考虑流道内水体的作用。     

干字形输电塔考虑塔线耦连效应的动力特性分析

研究了干字型输电塔考虑塔线耦连效应的动力特性问题。首先采用有限元理论建立输电塔的分析模型,进一步采用有限元分析软件ANSYS形成输电塔-导线体系的有限元模型。通过数值模拟计算研究了某实际大跨度转角输电塔的动力效应,发现两侧相邻导线对该输电转角塔的动力性能存在一定程度的影响。由于导线的附加质量和刚度效应作用,该输电塔的前2阶自振频率减小了约10%。     

满足相似条件的混凝土重力坝振动台试验方法研究

本文以某拟定高混凝土重力坝工程挡水坝段为研究对象,进行了坝体库水压力模拟的大型振动台动力模型试验。为解决坝体动力模型破坏试验中,库水材料只能选择液体水导致坝体模型材料密度比尺难以改变的限制,通过弹簧系统及附加质量模拟坝体的库水压力,满足坝体模型材料密度比尺变化的要求,从而使模型试验效果更佳。通过多组坝段模型的试验对比研究发现:本模拟方法可以有效模拟库水压力,可满足密度比尺的限制,方便可调;在模拟地震响应中,满库与空库坝段的动力特性有着明显不同;空库坝段与满库坝段模型的破坏特征也有明显区别。     

溪洛渡拱坝动力分析

本文通过线弹性动力有限元方法分析溪洛渡拱坝的自振频率和振型 ,比较了不同水位、不同地基模型对拱坝一地基系统自振频率的影响 ,采用反应历程法计算拱坝在不同水位和不同地震输入条件下的地震响应 ,并对计算结果进行了评价和讨论。     

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。     

风力发电机高塔系统的自振特性及参数分析

为研究风力发电机高塔系统抗风、抗震等动力问题,基于有限元法对某12 MW风力发电机进行了模态分析,研究了各阶模态振型特性,并通过改变塔架高度、厚度以及叶片长度等尺寸变量,讨论各尺寸变量对风力发电机高塔系统自振特性的影响。对多组数值模拟工况结果进行函数拟合,得到置信度较高的拟合公式,确定了各尺寸变量与风机高塔系统自振频率的函数关系。研究结果可为风力发电机高塔系统结构动力分析提供理论依据,并对工程实践有一定借鉴意义。     

势流体和Housner模型动力研究比较

势流体假设流体无黏、无旋、无热转换、不可压缩且流体域的边界运动很小,计算中仅包括未知量—速度势;Housner模型采用等效弹簧质量系统来模拟流体对结构的压力作用;两种模型在流-固耦合中都偏重流体对结构的作用研究。三维渡槽体系流-固耦合模态分析表明,两种模型的振动都是从流体开始的;结构前五阶动力特性是一致的,Housner模型的振动频率偏低;动力时程分析可知,Housner模型结构动力响应偏大,结果较安全。     

库底淤沙对混凝土重力坝地震响应的影响

将库底淤沙层模拟为液固两相孔隙介质,用以固相位移和液相压力为基本未知量的u-p格式的Biot方程进行分析,建立了坝体-地基-库水-淤沙系统的动力反应分析模型.用该模型分析了地震荷载作用下库底淤沙层对重力坝动力特性的影响,结果表明淤沙层厚度增加会使坝面动水压力减小,使坝体加速度响应略有增大.     

不同横缝接触与库水模型对拱坝动力反应的影响

本文基于有限元非线性动接触模型，对拱坝横缝非线性动力响应进行研究，重点讨论：(1)拱坝横缝键槽对限制缝面切向滑移的不同程度约束对反应的影响；(2)分别采用Westergard模型和不可压缩流体有限元模型考虑上游库水对坝面的动压力作用，比较分析了上述不同水库模型对拱坝在地震作用下横缝开度响应分布的影响。计算结果表明：(1)考虑键槽对横缝两侧施加完全切向约束条件对降低拱坝两岸的横缝开度幅值有重要的意义；(2)相比流体有限元模型，基于Westergaard动水压力公式计算得靠近两岸坝肩部位横缝开度响应有一定程度偏大，这一结论已被前人试验成果所证实。     

谷幅收缩与库水对溪洛渡动力响应的影响北大核心CSCD

溪洛渡水电站位于地震多发的西南地区,对其进行抗震分析评价具有重要的意义。本文采用拱坝-库水-地基系统非线性损伤分析模型,分析了不同库水位条件下谷幅收缩对溪洛渡拱坝的动力响应的影响。结果表明:库岸谷幅收缩会增大拱坝坝肩处、大坝中部靠近坝肩处及孔口附近的塑性损伤,而水位的抬升能缓解谷幅收缩的不利影响。     

白鹤滩拱坝初期蓄水库岸变形机理研究北大核心CSCD

高拱坝蓄水期间均监测到一定程度的库岸变形,且变形量值和变形规律不一,这对超静定结构的高拱坝的工作性态和长期安全造成一定程度的影响。本文对白鹤滩拱坝的谷幅变形、坡体内部变形和库盘变形进行统计分析,研究了白鹤滩工程库岸变形的时空分布规律。通过建立谷幅变形的多元逐步回归模型,分离出水位分量、温度分量和时效分量。建立了有限元数值模型,基于裂隙岩体有效应力原理,利用弹塑性有限元方法,计算了白鹤滩拱坝初期蓄水到800 m高程时产生的谷幅变形。监测资料分析表明:大部分测线基本表现为收缩变形,且都与水位的上升具有一定的相关性;从顺河向方向来看,上游侧的谷幅变形值大于下游侧;从断面不同高程上的测线来看,谷幅收缩变形呈现自高而低依次减小的分布规律;坡体内部处于拉伸状态;库盘变形以下沉为主。多元回归分析和数值计算结果表明:谷幅变形监测值与800 m水位下有效应力计算值在上游侧的测线量值较为接近,两者在空间上也具有相同的分布规律,可以认为有效应力改变是初期蓄水库岸变形的主要影响因素。     

大坝机理-数据融合模型的基本结构与特征北大核心CSCD

机理与数据的融合对大坝建造-运维全生命周期性态准确高效评估与调控至关重要。本文梳理了大坝建造面临的主要难题与融合模型的发展历程,提出了融合模型串联、并联、混联的三种结构型式、基本特征及适用性,并通过混凝土拱坝温度场监测分析工程实例阐述了融合模型的应用方式及适用性。研究表明:融合模型分析预测能力强、准确性高、泛化能力强,能够处理复杂动态演化的数据;相比于非融合模型,三种结构型式的融合模型均体现出显著的优势,为解决大坝建造与运维过程中参数反演、监测分析、策略优化等问题提供一种新的视角和范式。     

基于面板时空模型的锦屏一级大坝变形性态分析

拱坝变形性态是多因子耦合共同作用的结果,具有时空二维的演化规律和分布特征。本文基于变截距面板数据时空模型,充分利用多测点变形资料,研究了锦屏一级大坝变形性态的变化规律,解决了常规统计模型仅从时序上考察单点变形性态的不足。结果表明：模型可准确感知反馈坝体变形响应的时空特征,良好的拟合精度与外延性确保了建模的正确性。此外,模型具有控制异质性的特点,可精准评价各分量对坝体特征区域的影响,弥补了常规模型的不足;模型还具备降低多重因子共线性、抗差性等优良性质,为大坝安全在线监控提供了理论依据和技术支持。     

强震作用下高拱坝损伤开裂研究

本文基于混凝土的力学特性,建立能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型。以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程。通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价。研究揭示拱坝动力损伤灾变机理,为高拱坝抗震安全评价提供一种分析途径。     

溪洛渡高拱坝蓄水期谷幅变形特性与影响因素分析

水库蓄水诱发的库岸变形现象对坝工结构的工作性态和工程整体的安全状态都有直接影响,及时掌握水库蓄水期间库岸岩体及坝工结构的真实变形状态,对于工程安全具有重要意义。针对我国溪洛渡高拱坝首次蓄水期间出现的显著的河谷谷幅收缩问题,收集整理了库区岩体及坝工结构的变形监测资料,通过统一坝体外观监测系统和内部垂线监测系统的基准点,获得了拱坝坝体及坝基岩体的真实变形状态,总结了坝体与库岸岩体变形的时空分布规律,认为坝体变形已受到坝址岩体变形的影响。在此基础上,本文通过建立逐步回归模型,分析了河谷谷幅发展过程与库水位、气温及其他作用因子的相关性,结果显示谷幅收缩过程主要由其他作用分量主导,而与库水位及气温的相关性较小。鉴于当前河谷谷幅收缩的趋势仍未完全收敛,对于谷幅收缩现象亟需进行机理研究以预测其未来发展趋势。     

溪洛渡拱坝模态参数识别

随着一系列高拱坝在西南地区兴建,坝体的健康状况及其真实的抗震性能成为近年来研究的热点。模态参数反映坝体结构的动态特性,可用于评估坝体的健康状况及更新坝体抗震分析有限元模型。本文基于永善县两次地震记录和环境激励数据,分别采用带外源输入的自回归（ARX）模型、随机子空间法（SSI）和频域分解法（FDD）,识别溪洛渡拱坝的模态参数。结果显示,在相同工况下,不同算法识别结果的差异较小;当水位一致时,基于环境激励数据识别结果与基于地震记录识别结果基本一致,当库水水位从566 m变化到598 m时,坝体第一阶自振频率从1.63 Hz减小到1.51 Hz;地震前后识别结果基本一致,表明溪洛渡拱坝在经历两次地震作用后,坝体振动特性不变,坝体处于正常运行状态。