地震条件下拱坝库水相互作用的试验研究

本文第一部分简要介绍通过室内模型试验研究可压缩库水共振效应的初步成果。试验是对固定在3倍于坝高的矩形水槽中的筒形拱坝进行的。考虑了库底淤砂效应,并和用边界点法进行计算的结果作了比较,进一步探讨了在实际工程中影响库水共振效应的各项因素。 第二部分,通过在白山拱坝模型实测,以及用三向电拟试验求得的振型动水压力,校验了用流固耦合有限元法及目前常用的修正威氏(Westergaard)公式求得的结果。验证表明:流固耦合的有限单元数学模型给出的结果与试验结果很符合,而修正威氏公式给出的结果偏大。     

拱坝——库水——地基耦合系统坝身泄洪动力分析

本文用数学模型的方法研究了拉西瓦拱坝－库水－地基耦合形成的动力特性，分析了不舌部 水垫塘紊流诱发耦合系统的随机振动的动力响应，研究表明：（１）拉西瓦拱坝系统自振频率低，相邻振型密集，库水不但频率降低（最大约１９％），而且改变了其振型分布，（２）地基材料的特性（比重、弹模）对拱坝系统的动力特性影响较大，在水弹性模拟试验中必须采用与地基真实弹模和比重接近的材料。（３）水舌冲击水扩建塘诱发拱坝系统的动位     

高拱坝泄洪振动水弹性模拟的研究

结合溪洛渡拱坝泄洪振动水弹性模型，详细分析了坝基，上，下游，坝肩的基础模拟范围及弹性材料物理特性及水弹性模型研究的影响，全面模拟了“相体－基础－库水－动荷载”四位一体流固耦联的振动系统，将数字模型与物理模型结合起来，实现了既满足水动力学相似又满足结构动力学相似的全仿真模拟，为高拱坝，大流量泄洪振动的研究开辟了一条新路。     

混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应

基于对 3座拱坝现场迫振实验的理论分析 ,论证了库水可压缩性对动水压力的放大效应及其实现条件 ;基于波传播理论提出了水库边界反射吸收参数的算法 ;论证了模型试验用于动水压力测试的局限性 .研究表明 ,高混凝土坝特别是高拱坝的抗震分析中在一定条件下应考虑可压缩性 ,但动水压力量值不会达到无限大     

拱坝—可压缩库水—地基地震波动反应分析方法

本文采用理论数值模型严格模拟可压缩库水与拱坝、地基间的动力相互作用，提出了一种拱坝—可压缩库水—地基系统地震波动反应的时域显式分析方法.针对位于Ⅸ度地震设防区、坝高292m的小湾高拱坝，用本文方法进行了地震动力反应分析，得到如下结论：考虑库水可压缩性将显著降低对小湾拱坝抗震起关键控制作用的部位的动拉应力，降低幅值可达45%，表明附加质量模型过分夸大了小湾拱坝的地震动应力反应，对小湾拱坝的抗震安全评估是不合理的.     

动水压力及其对坝体地震反应影响的研究进展

由于大坝事故可能产生的灾难性后果，合理确定地震时坝面动水压力是地震区新建坝设计和已建 坝安全评估的一个重要因素。自从Westergaard(1933)的创造性研究开始，许多研究者对坝面动水压力及其对坝体地震反应影响进行了研究。由于计算工具和计算方法的局限性，在初期的研究中一般都采用简化模型，假定坝体和地基为刚性，分析刚性坝面动水压力。随着计算机性能的不断提高，多种数值方法开始广泛应用于分析坝面动水压力，坝面动水压力分析的计算模型不断完善，逐步考虑了坝体和库水的动力相互作用、地基柔性的影响、库水可压缩性的影响、库底淤积泥砂层的影响以及非线性反应的影响等。本文详细回顾了上述几方面的研究进展，总结了库水的可压缩性、坝体、库底淤积砂层、地基等因素对地震时坝面动水压力影响的研究成果。     

二滩水电站坝下消力塘允许动水压力值探讨

溢流拱坝表孔泄流时,水舌跌落柱坝下消力塘,产生动水压力,从而产生局部冲刷。本文结合二滩水电站的试验研究成果,从三个方面对动水压力的允许值作了探讨,论证了它和表孔布置形式、消力塘衬砌厚度的关系;并引用国内外工程实际资料,进行了对比分析。     

高拱坝坝身泄洪流激振动水弹性模拟研究

研制了对混凝土坝及基岩进行水弹性模拟的新配方和材料，并用此材料成功地对黄河拉西瓦高拱坝坝身泄漏的流激振动进行水弹性模拟试验。在比尺为１：１５０的拱坝－地基－库水耦合系统的水弹性整体模型上，进行了实验模态分析，给出系统的空、满库的模态特性并与理论模态相比较；测定了拱坝坝身泄洪水舌跌落水垫塘消能时，紊流流振动的动力响应，定量地给出响应的强度和频谱；论证了高拱坝坝身泄洪的安全性。     

高拱坝开裂危险性分析

根据国内外各类混凝土试件的试验结果,总结归纳了各类不同受力状态下,混凝土真实强度的差异,并据此提出了一套简单实用的高拱坝开裂危险性分析方法。该方法可直接利用线弹性有限元或拱梁分载法等多种数值方法的三向应力计算结果,结合应力比和大坝混凝土强度,通过查图算法,直接求解拱坝结构任意一点的点安全度,从而预测拱坝相应部位的开裂危险性。二滩拱坝下游裂缝的算例表明,当考虑大坝混凝土三轴效应后,拱坝-坝肩整体点安全度要小于基于单轴强度模型的大坝点安全度,拱坝下游拉压应力组合导致区域结构强度降低是混凝土产生裂缝的内因,在温度荷载、地质条件等外部因素的联合作用下,最终导致了拱坝的开裂。     

基于黏弹性人工边界的拱坝动力响应分析

无限地基的辐射阻尼是影响拱坝地震反应的一个重要因素,无限边界的处理方法很多,其中黏弹性人工边界具有较高的计算精度和计算效率、较好的稳定性,同时程序容易实现。基于黏弹性人工边界的基本原理,以Ansys为计算平台,采用声学流体单元fluid30模拟库水,在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响;并以锦屏一级高拱坝在El Centro地震波作用下的动力响应分析为例,对不考虑坝基辐射阻尼与采用黏弹性人工边界两种计算方法的计算结果进行比较。结果表明,采用黏弹性人工边界条件后的动力响应(动水压力、位移、主应力)均有所降低,坝顶拱冠处的应力分布更为合理,动力响应时程滞后;验证了该边界条件的吸能效果。该方法计算效率高、稳定性好,克服了透射边界与有限元相结合的方法存在高频失稳问题的缺陷。     

拱坝工程实例分析

针对高拱坝的应力控制标准的课题，对若干已建的和待建的高拱坝，采用不同的有限元方法和计算条件进行了应力分析，并做了地质力学模型试验研究．其目的是：研究高拱坝坝体应力的分布规律；主要针对线弹性和非线性研究有限元方法计算高拱坝应力的成果差异；研究各种提出有限元应力控制标准的方法和模型试验的控制标准．     

基于黏弹性人工边界的高拱坝气幕隔震效果研究

基于气-液-固三相耦合理论模型，采用动力有限元时程分析的数值仿真方法，对锦屏一级拱坝进行了气幕隔震效果的三维数值模拟。引入了黏弹性人工边界的基本原理，在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响。数值仿真结果表明：气幕显著降低了上游坝面的动水压力，气幕厚度越大，隔震效果越好。与无气幕时相比，气幕厚度为1m、2m、3m时，动水压力分别降低了58.2%、71.5%、81.9%，位移及应力反应也相应降低。     

基于流固耦合的高耸进水塔动水压力分布研究

根据水体的不可压缩假定,计入重力波和水体自由表面影响,采用流固耦合理论结合时程分析法对高耸进水塔结构动响应进行研究,结果表明,在地震荷载作用下,水体对水中结构的影响具有明显的非线性。水体不仅产生一定的附加质量作用,同时还存在一定的惯性耦合作用;进水塔动水压力沿高程呈非线性分布,且塔体内外同高程动水压力值不同,但沿高程分布曲线的包络线都呈近似半双曲线形式,动水压力最大值出现在水体自由表面以下一定距离处。所得结论对正确认识结构在地震荷载的反应、指导结构设计有重要意义。     

碾压混凝土拱坝的发展

简述碾压混凝土材料的温度特性、变形特性和强度特性 ;介绍国内外碾压混凝土拱坝在结构设计方面的工程实践经验 .根据几座碾压混凝土拱坝温度场、应力场仿真分析的成果 ,分析碾压混凝土拱坝在温度控制方面面临的一些问题 ,讨论碾压混凝土拱坝在施工工艺上存在的某些局限性 .最后从材料性质、结构设计、施工措施等方面探讨碾压混凝土拱坝的发展趋势 .     

基于非平稳随机地震动场的拱坝随机地震反应分析方法

本文基于空间非均匀地震动输入和拱坝三维动力有限元法，建立了拱坝在非平稳空间随机地震动场激励下的随机振动分析方法．以一实际拱坝为例，计算了非平稳随机地震动场作用下的拱坝随机地震反应，并与平稳随机地震动场的结果进行了比较．     

合理评价拱坝的安全级别

拱坝具有较高的承受超设计规范的洪水和应力的能力，在大坝安全定期检查中，安全级别评价标准应和其它坝型有所不同。     

福建砌石拱坝施工技术与经济分析

福建省的砌石拱坝设计体型日趋多样化 ,并向新颖、轻、高和薄的方向发展 .对石料的强度要求从严 ,形状要求从宽 ;混凝土普遍采用“双掺”技术 .施工机械有国产的 ,也有进口的 .大坝面石砌筑 ,多数采用粗料石丁砌 ,砂浆深勾缝防渗 ;腹石砌筑 ,从卧砌发展为竖砌 ,不求单块自稳 ,石料之间允许点接触 ,层高为 0 .8～ 1.0m ,强调砌体密实性及埋石率 ,大坝每升高 3～ 5m进行一次压水试验检查砌体透水率 ,并进行补强灌浆 ,大大提高了坝体自身的防渗能力 .实践证明 ,随着砌石拱坝施工工艺水平的提高 ,近百米级的高、薄砌石拱坝 ,不设混凝土防渗面板或心墙 ,只靠坝体自身防渗是可行的 ,是一种比较经济的坝型 .