库水-重力坝-无限地基系统地震响应分析

为了分析库水以及无限地基辐射阻尼对库水-重力坝-无限地基系统的地震响应影响,通过比例边界有限元法、有限元法以及无限单元法计算了库水-重力坝-无限地基系统的响应.基于SBFEM计算上游坝面库水压力,利用无限单元法分析无限地基辐射阻尼的影响,以Koyna重力坝为研究对象,给出了重力坝在不同地基弹性模量条件下地震位移时程以及应力的响应,随着地基弹性模量的增加,坝体响应增加.与无质量地基模型的计算结果进行对比,考虑无限地基辐射阻尼的计算结果较小.     

混凝土重力坝整体抗震及破坏特性分析

强震荷载作用下混凝土重力坝各坝段间的动力相互作用不可忽视。利用能考虑混凝土软化特性并可反映实际损伤能量耗散的混凝土塑性损伤本构模型,通过建立重力坝整体3维有限元模型,考虑地基辐射阻尼作用和坝体接缝非线性动力接触作用,采用时域分析方法对官地碾压混凝土重力坝进行整体3维非线性地震反应分析,研究大坝整体抗震特性,得到大坝的损伤破坏区域及抗震薄弱部位,揭示横河向地震输入对大坝地震反应的影响。研究表明：考虑坝段间的动力相互作用后,大坝整体抗震性能得到提高;考虑横河向地震输入后,大坝的动力响应及损伤破坏范围均有所增大。     

考虑损伤状态阈值模糊性的重力坝地震易损性分析

由于结构损伤状态的演变是一个逐渐过渡的过程,以及分析认知的模糊性,重力坝地震损伤状态的阈值具有模糊性。本文提出了描述重力坝损伤状态阈值模糊性的数学模型,结合坝与地基系统的非线性有限元地震动力分析和Hariri-Ardebili的损伤状态量化方法,提出了重力坝模糊地震易损性分析方法。将提出的方法应用于Pine Flat重力坝,研究了隶属度函数形式和损伤状态阈值模糊区间的大小对Pine Flat重力坝地震易损性的影响。结果表明,损伤状态阈值模糊区间的大小对Pine Flat重力坝地震易损性的影响较大,而隶属度函数形式的影响较小。损伤状态阈值的模糊性导致Pine Flat重力坝轻度损伤状态的超越概率明显增加,而接近倒塌损伤状态的超越概率有所降低。因此,在重力坝地震易损性分析中应该考虑损伤状态阈值模糊性的影响。     

碾压混凝土重力坝断面优化的探讨

采用非线性优化方法中的序列二次规划法 (SQP)优化碾压混凝土重力坝坝体体型 .此方法能考虑碾压混凝土重力坝材料分区问题 ,采用更多变量的组合 ,进行断面优化设计 .计算实例表明 ,在满足设计安全的前提下 ,能降低断面单宽造价 ,获得经济、实用的坝体体型     

碾压混凝土重力坝静动力分析

碾压混凝土坝受施工影响 ,常在混凝土碾压层间出现结合面夹层 ,影响坝体变形及内应力分布 .应用等效模量理论 ,把层状体结构转换为横观各向同性体进行应力和位移计算 ,根据Aboudi公式预测弹性参数 ,结合龙滩碾压混凝土重力坝 ,采用有限元法分析了碾压混凝土的横观各向同性性质对坝体应力分布和动力特性的影响 .结果表明 :对比各向同性体模型 ,碾压混凝土重力坝采用横观各向同性体模型 ,计算的坝基面的坝踵及坝趾处应力集中程度变化明显 ,坝体位移相对各向同性体计算的位移偏大 ;进行碾压混凝土坝的静动力分析时 ,把层状体结构物简化为横观各向同性体的方法是简单可行的     

碾压混凝土重力坝地震动力分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝,采用有限元动力分析方法,分析了碾压混凝土重力坝的动力特性和地震动力响应,研究了碾压混凝土重力坝地震动位移和地震动应力的分布规律．     

抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析

由于施工质量不均匀和混凝土自身的非均质性,重力坝坝体混凝土强度具有空间变异性,这一特性会对大坝的抗震性能造成影响,而当前的重力坝地震动力分析中很少考虑混凝土强度参数的空间变异性。应用随机场理论构建大坝抗拉强度的空间变异随机场,采用中心点法离散随机场并构建自相关函数得到相关系数矩阵,对相关系数矩阵进行Cholesky分解和线性变换,结合独立标准正态分布样本矩阵生成相关对数正态分布样本矩阵,实现抗拉强度空间变异性的抽样模拟。考虑混凝土抗拉强度的空间变异性,采用混凝土塑性损伤模型对Koyna重力坝进行地震非线性动力分析,基于统计意义研究了坝体裂缝条数、裂缝深度、上游面裂缝分布范围和坝顶位移等动力响应特征。成果分析表明：考虑抗拉强度的空间变异性后,Koyna重力坝动力响应具有明显的离散性,且上游面裂缝条数增加后导致坝顶水平位移整体偏向下游,垂直位移整体上抬,残余位移增大;同时裂缝深度均值较均质材料情况增大,坝体震损程度总体加剧;Koyna重力坝实际观察到的裂缝位于计算得到的裂缝分布范围之内。对抗拉强度变异系数和水平向自相关距离的参数敏感性分析表明,坝体动力响应的均值和变异性随变异系数的增大而增大,但对抗拉强度的水平自相关距离变化不敏感。     

有层面碾压混凝土双K断裂参数试验研究

由于碾压混凝土坝是分层铺设碾压,突出存在着层间结合和坝体的层间稳定问题。因此有必要对有层面碾压混凝土断裂机理进行研究。采用断裂力学理论(双K断裂模型)对轴拉试件进行断裂力学分析,确定双K断裂参数的数值,研究其尺寸效应以及层面对双K断裂参数的影响。     

基于ANSYS的阿海水电站碾压混凝土重力坝静动力分析

采用大型通用软件ANSYS,通过对阿海水电站碾压混凝土重力坝方案各坝段分别进行平面有限元静力和动力分析及静动结果叠加分析,探讨了坝体及基础在各种工况下的变形和应力规律,了解坝体和基岩在设计条件下的工作形态,对方案的可靠性进行了评价.     

Seismic damage-cracking analysis of arch dams using different earthquake input mechanisms

In this study, a nonlinear model is presented for analysis of damage-cracking behavior in arch dams during strong earthquakes using different seismic input mechanisms. The nonlinear system includes a plastic-damage model for cyclic loading of concrete considering strain softening and a contact boundary model of contraction joint opening. Two different earthquake input mechanisms are used for comparison, including massless foundation input model and viscous-spring boundary model considering radiation damping due to infinite canyon. The results demonstrate that effects of seismic input mechanism and radiation damping on nonlinear response and damage-cracking of the dam are significant. Compared with the results of using massless foundation input model, the damage-cracking region and contraction joint opening are substantially reduced when using viscous-spring boundary model to take into account radiation damping. However, if the damping ratio of the dam is artificially increased to about 10%―15% for massless foundation input model, the joint opening and damage-cracking of the dam are comparable to the results obtained from the viscous-spring boundary model.     

高碾压混凝土坝快速施工过程中的温度控制措施

提出了高碾压混凝土坝施工期温度时空动态控制方法,该方法的核心在于通过调整水管冷却的5个要素(冷却开始时刻、通水时间、水温、流量和水流方向)来动态控制混凝土的温度,进而达到温控防裂的要求.基于ANSYS平台开发了大体积混凝土施工期温度场、应力场三维有限元仿真程序,将温度时空动态控制方法应用于官地高碾压混凝土重力坝的施工过程中,并做跟踪监测和反演计算.实践证明,该方法易于操作,且在官地大坝的施工过程中未出现危害性的裂缝,有效解决了其温控防裂问题,给类似工程提供了借鉴和参考.     

不同坝型重力坝水下接触爆炸特性研究

近半个世纪以来,中国成为世界上建坝数量最多的国家。需要评估爆炸荷载对于大坝的安全的影响。本文为研究水下不同炸点接触爆炸对混凝土重力坝上游有折坡段和上游无折坡段两种坝型的动力响应以及破坏状态影响,进行了两种坝型的混凝土重力坝水下接触爆炸的动力响应及损伤破坏特性的对比分析。利用数值模拟方法计算了炸药在空气中爆炸对于混凝土板的损伤破坏,并与物理实验的结果进行对比。通过计算结果对比验证了所使用数值模型的正确性和可靠性。以混凝土重力坝上游有折坡段和上游无折坡段两种坝型为研究对象,考虑炸药-库水-空气-混凝土重力坝结构之间的动力耦合关系,对比分析了水下接触爆炸冲击荷载作用下,两种坝型的挡水坝段坝体的动态响应及损伤破坏分布特性。通过对比分析可知：混凝土重力坝上游有折坡段的挡水坝段减小了水下接触爆炸对坝体的加速度、速度及位移的动力响应。混凝土重力坝上游无折坡比有折坡坝型的挡水坝段在水下接触爆炸冲击荷载作用下损伤范围更大、更为严重。通过以上结果可得到结论：混凝土重力坝上游折坡段可以有效地散射爆炸产生的应力波,减小混凝土重力坝的损伤破坏程度。     

地基边界对五嘎冲拱坝地震动力响应的影响

采用时程法计算了五嘎冲拱坝在考虑地基辐射阻尼的粘弹性边界模型与传统的无质量地基固定边界模型的地震动力响应,对大坝的加速度、动应力特征进行了分析,通过对2种模型的对比,总结出拱坝在考虑地基辐射阻尼情况下的动力响应规律.结果表明:等效荷载的地震动输入方式及用粘弹性边界模拟地基辐射阻尼在三维计算中是可靠的,除部分特征点外,地基辐射阻尼能有效地减小拱坝的地震响应,这对拱坝抗震计算具有一定指导意义.     

横缝间距对金安桥碾压混凝土重力坝温度应力的影响研究

采用三维瞬态有限元方法模拟碾压混凝土实际成层浇筑过程,仿真分析了金安桥水电站招标阶段不同坝段宽度的坝体应力,重点探讨了导致坝体上游面产生劈头裂缝的横河向表面温度应力与坝段宽度之间的关系.仿真计算结果表明,坝段越宽,坝体的上游面横河向表面温度应力越大,铅直向温度应力越小,顺河向应力变化不大.在综合考虑温度应力及其他因素的条件下,建议了可行的最大坝体宽度.     

包含软弱夹层地基上重力坝动力特性和地震响应规律

针对复杂坝基对坝体动力特性及地震响应产生影响的问题,以亭子口水利工程为依托,在考虑地基-结构动力相互作用的前提下,通过不含软弱夹层和包含软弱夹层地基计算结果的对比,探讨了软弱夹层对重力坝动力特性和地震响应规律的影响.计算结果表明:在动力特性方面,软弱夹层的存在使各阶振型自振频率有所降低;在地震响应规律方面,软弱夹层使坝体加速度响应值减小约23%～41%,使坝体顺河向动位移有明显增大,使坝体动应力响应值减小约9%～38%.     

铅厂水电站碾压混凝土重力坝施工期温度应力仿真分析

碾压混凝土坝在施工中容易产生温度裂缝,影响大坝安全.采用三维有限单元法对铅厂水电站碾压混凝土重力坝4#表孔溢流坝段在坝体施工期时的变温度场应力场进行有限元仿真计算分析.分析结果表明:强约束区混凝土温差及浇筑时上下层温差均在规范规定范围内;坝体大部分区域内的应力水平满足允许应力控制标准.最后对可能出现温度裂缝的部位提出了相应的防裂措施.     

略论重力坝抗剪摩擦系数的选择

在我国,岩基上重力坝的抗滑稳定往,以往普遍采用不计及凝聚力的摩擦公式计算。抗剪摩擦系数(简称摩擦系数)值的大小,对重力坝工程的安全性与经济性的影响颇大。本文目地在于:1、论证我国重力坝的抗剪摩擦系数取值一般偏低,2、提出抗剪摩擦系数的推荐值供中小型重力坝工程设计中使用,以求降低工程造价。     

阳江上水库碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定分析

通过建立最高坝段溢流坝段和最高坝段非溢流坝段模型,对阳江上水库碾压混凝土重力坝进行静、动力作用下的深层抗滑稳定分析,模型考虑了坝后白水瀑布陡崖的影响.静力计算是基于有限元强度折减法,无需假定滑动面,根据特征点位移突变以及塑性区贯通等判断准则来确定大坝的整体稳定性;动力分析采用振型分解反应谱法,由其导出水平地震剪力,并将该剪力作用在建基面上,在此基础上进行动力作用下的抗滑稳定分析.计算结果表明,各种工况下抗滑稳定安全系数均满足要求,失稳破坏时产生的可能滑移路径未通过下游白水瀑布陡崖,坝后白水瀑布陡崖不影响大坝安全.     

重力坝溢流坝段自重荷载计算

重力坝是一种主要依靠自重来维持稳定的坝型,自重荷载计算的精度对重力坝设计质量有至关重要的影响。而重力坝的溢流坝段剖面由多段曲线组成,实际工作中往往以折线来代替曲线采用近似计算,既影响了工程设计的精度,又不易编制成程序利用计算机运算。本文推导了一套重力坝溢流坝段的自重荷载计算公式,用于混凝土坝和浆砌石坝等实体重力坝。用此套公式可编制程序,利用计算机进行坝体剖面优化设计,提高工程设计成果的精度,提高工作效率。     

Construction schedule risk analysis of high roller-compacted concrete dams based on improved CSRAM

The applied technology of high roller-compacted concrete(RCC) dams is quite complicated because of various risk factors, including the weather condition, supply of concrete aggregate, efficiency of transport machinery and dam surface machinery, and so on. In order to ensure the comprehensiveness, accuracy and objectivity of construction schedule risk analysis, a mathematical model called improved correlated schedule risk analysis model(CSRAM) is proposed in this paper. This model takes into account not only the construction features of high RCC dams, but also the stochastic variations of risk factors with the construction schedule, as well as their comprehensive effects. Using Monte Carlo method to solve this model enables the completion probability of a high RCC dam construction within plan time, and uncertainty analysis of risk factors. Compared with the conventional CSRAM, the improved CSRAM has higher completion probability and more convergent distribution of a simulation period, making analysis results more accurate and closer to actual engineering conditions. Among the ten risk factors selected, efficiency of dam surface machinery and proficiency of workers are found to be of the maximum uncertainty.