高有纵缝的重力坝地震反应分析方法

本文介绍模拟重力坝纵缝的二维缝隙单元，应用非直接对接的自由子结构模态综合技术，建立设有纵缝的重力坝地震反应非线性动力分析方法，以提高局部非线性动力问题的计算效率。     

重力坝纵缝梯形键槽的静动工作性态研究

基于约束函数法的热应力耦合接触模型对重力坝纵缝梯形键槽的非线性接触进行模拟。应用粘结单元实现键槽精细网格与坝体网格的衔接,从而细致地模拟了梯形键槽的实际布置方式和构造形式。采用动力分析软件ADINA对某带梯形键槽纵缝的重力坝进行了非线性分析,研究了纵缝梯形键槽随季节温度变化的变形、开度变化规律,地震作用下纵缝的开度和键槽破坏模式,以及纵缝键槽的初始间隙对大坝动力响应的影响。结果表明,梯形键槽沿上斜边随季节温度变化的错动导致纵缝张开,进而会增大重力坝在地震中的动力响应。更多还原     

考虑纵缝影响的重力坝静动力荷载组合作用分析

将时间显式积分动力有限元方法与黏弹性动力人工边界理论相结合,建立了有纵缝混凝土重力坝坝体-地基系统的非线性动力反应计算分析方法。同时,采用动力学方法求解静力作用效应,解决了含接触非线性问题的重力坝坝体静、动力荷载组合作用效应的计算问题。文中采用该方法分析了某混凝土重力坝的纵缝对坝体静、动力力学特性的影响程度,明确了纵缝的存在是影响坝体抗震安全性的不利因素,从而也验证了方法的可行性和有效性。     

纵缝对重力坝地震反应影响的研究

本文采用显式有限元结合人工透谢边界进行波动分析，配合动接触力模型考虑纵缝接触非线性问题，用静动组合方法考虑静动荷载的耦合作用，形成新的重力坝地震反应分析的计算体系，对一典型的含纵缝重力坝进行了地震反应分析。在考虑地基辐射阻尼的条件下得出了纵缝的存在及纵缝初始宽度、填充情况、缝面摩擦系数等因素对坝体地震反应影响的一系列结论。     

诱导缝技术在高碾压混凝土重力坝纵缝施工中应用的新设想

高碾压混凝土重力坝在通仓浇筑中由于混凝土的拌和能力和浇筑强度之间的矛盾,以及快速、大仓面碾压浇筑引起的温度应力问题,对高碾压混凝土重力坝实施通仓浇筑是个挑战性的问题。文中提出在高碾压混凝土重力坝施工中必要时仍可设置纵缝的观点。通过比较、分析常规混凝土重力坝纵缝灌浆系统的布置和碾压混凝土坝诱导缝灌浆系统的布置,设计出了用诱导缝技术来解决高碾压混凝土重力坝纵缝的灌浆系统布置。并且详细地分析了纵缝和诱导缝的联系和区别,肯定了在高碾压混凝土重力坝中用诱导缝技术来解决纵缝施工问题的可行性。     

重力坝运行期纵缝开度的变化

柱状分缝重力坝在混凝土冷却到坝体稳定温度之后进行纵缝灌浆,在运行期间,纵缝似乎不应张开,特别是在高温季节,似乎纵缝应该被挤紧,而不应张开,但实际上有的重力坝纵缝却在冬季和夏季都是张开的。笔者从坝体温度变化、上游水位变化及纵缝间距等方面进行分析,阐明重力坝纵缝不但冬季会张开,夏季也可能张开,并用一个算例说明纵缝开度变化的基本规律。     

水口水电站重力坝垂直纵缝不灌浆的研究与实践

在以往设计中，混凝土重力坝的纵缝一般按临时施工缝处理．据对已建。程调查，灌浆后的混凝土级缝仍为薄弱面，并未使坝体发挥整体作用．针对水口水电站重力坝的一个溢流坝段，从坝体应力、位移分析及坝体稳定安全和结构动力特性几个方面进行了研究，提出在特定条件下，采用级缝不灌浆的实施方案及工程结构的处理措施和运行观测要求．原型监测结果的初步分析表明，采取相应的工程措施后，垂直纵缝不进行灌浆是可行的，这是一项具有较大经济效益和社会效益的措施．     

薄层单元厚度对堆石混凝土重力坝施工纵缝仿真的影响研究

堆石混凝土重力坝中,常态混凝土防渗层的施工会使坝体产生一条施工纵缝,其对堆石混凝土重力坝的影响尚不明确,为此,提出采用薄层单元模型对堆石混凝土重力坝的防渗层施工纵缝进行二维仿真。为提高仿真精度,薄层单元厚度的选择是关键。以某堆石混凝土重力坝为例,探讨薄层单元厚度对施工纵缝仿真的具体影响。研究表明：薄层单元厚度对堆石混凝土重力坝施工纵缝的缝面应力以及坝基面的应力影响显著;坝踵和纵缝底端应力整体上与薄层单元厚度线性相关;薄层单元厚度控制在5～15 cm比较适中。     

纵缝灌浆对混凝土重力坝工作性态的影响

运用接触问题的有限元法，模拟坝体逐步加荷过程，分析了某９０ｍ高混凝土重力坝纵缝灌浆与否对坝体应力、位移和纵缝面接触的影响。     

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。     

基于两类横缝接触模型的拱坝非线性动力响应研究

本文基于主、从接触面的接触边界方法,采用限制接触面切向滑移的弹簧单元,模拟切向完全约束的高拱坝横缝在地震动荷载作用下张开、闭合的非线性力学行为,并应用有限元隐式迭代方法求解结构的动力响应。为了适应拱坝计算,文中对基于接触边界的ABAQUS模型进行了功能扩展,包括引入弹簧单元约束切向滑移、嵌入有限元库水附加质量等。通过讨论接触边界与接触单元模型的有限单元格式,比较了两类接触模型的特点。分别采用该模型与基于接触单元法的ADAm88模型模拟某拱坝的动力响应,两者得到了基本一致的规律：结点位移与横缝开度吻合良好,动位移与开度时程反映出相同的动力响应周期,二者都反映出横缝张开引起的拱向拉应力释放和梁向应力的增加。通过计算验证了ABAQUS模型在拱坝动力计算方面的适用性,说明该模型适合作为一个扩展平台嵌入其他的本构、边界模型以全面模拟实际拱坝的动力特性。     

有横缝高拱坝的动力接触模型及其数值解

本文提出了地震作用下有横缝高拱坝的动接触模型，并对这一强非线性模型进行数值计算。该动态接触模型是基于有伸缩横缝拱坝在地震作用下其响应所呈现的非线性摩擦接触特性，应用接触力学分析方法建立的，能够充分地反映高拱坝横缝的张开 闭合 摩擦力学过程的分析模型。结果表明，采用本模型的计算效率较高、收敛性有保证，结果合理、可靠。     

拱坝横缝有初始开度的数值模型和试验验证

针对横缝有初始开度的拱坝地震响应分析的需要，建立了一个有初始开度横缝的数值模型，并且采用模型拱坝常规振动试验和破坏振动试验的结果验证了该数值模型的合理性．分析计算的结果表明，拱坝横缝初始开度会改变坝体自振特性，并且可能改变坝体地震响应规律。     

基于应变率相关的非线性损伤模型在高拱坝横缝开度分析中的应用

本文采用应变率相关的混凝土非线性损伤模型以及基于Lagrange乘子的点-点接触直接刚度法,进行了同时考虑混凝土材料非线性以及拱坝横缝接触非线性的高拱坝地震响应分析。研究表明,由于在地震过程中的混凝土非线性软化以及局部损伤开裂的影响,非线性拱坝横缝的开度及分布与采用线弹性混凝土本构关系计算结果有明显的不同,这对于横缝止水的设置具有重要影响。     

地基辐射阻尼对高拱坝非线性地震反应的影响

本文建立了一种拱坝-地基-库水系统地震反应分析的非线性有限元模型,可以同时考虑无限地基的辐射阻尼、坝体混凝土损伤开裂非线性和坝体横缝非线性等影响高拱坝地震反应的关键因素。利用所建立的有限元模型,以我国拟建的大岗山高拱坝为例,分析研究了地基辐射阻尼对坝体混凝土损伤开裂和坝体横缝开度的影响。结果表明,地基辐射阻尼可以明显减小强地震荷载作用下,坝体中上部的损伤开裂程度和坝体横缝的最大张开度,并改变其分布规律。     

小湾拱坝模拟实际横缝间距的非线性地震反应分析

本文采用Fenves接触单元模型对小湾拱坝在地震作用下的横缝非线性特性进行了细致深入的研究，内容包括有限元网格收敛性、横缝模拟间距和模拟条数收敛性、横缝灌浆强度的影响、不同水位的影响等，文章首次采用实际横缝间距和最多达到25条的横缝模拟条数对小湾拱坝进行非线性地震分析，揭示出了许多重要工程规律。Fenves关于“拱坝横缝非线性分析中只模拟3条横缝就足够了”的研究结论，对于应力分析结果尚可成立，但要得到符合实际的横缝张开度，必须在拱坝关键部位以真实间距模拟横缝，并保证一定的模拟条数。此外，不同库水位对非线性响应影响显著，应予以考虑。     

设有横缝的高拱坝地震反应分析方法

文中介绍了两种模拟拱坝径向横缝的力学模型，应用非直接对接的自由子结构方法，在模态子空间内建立了拱坝地震反应分析的非线性动力方程，提出了考虑动水压力影响的近似计算方法。最后通过算例说明不同径向横缝模型对拱坝地震反应的影响。     

拱坝有缝坝体-坝基系统的非线性抗震分析

本文将坝体和坝肩裂隙岩体作为允许局部开裂和大变形的非线性连续体，用动态接触单元模型进行概化模拟，对小湾高拱坝坝体-坝基系统在高水位运行期遇设计地震荷载作用时的动力反应进行了非线性数值计算，研究了横缝对坝体应力、变形的影响，并对坝肩裂隙岩体的抗震稳定进行了分析评价，数值分析表明：横缝对拱坝坝体的应力和变形影响显著，坝肩潜在滑面的开裂和滑移导致坝体应力增大，坝体的抗震安全性降低，但在运行期高水位遇设计地震荷载时坝体和坝肩裂隙岩体整体稳定。     

结构缝对高碾压混凝土拱坝地震破坏机理影响的试验研究

为探究结构缝的存在对碾压混凝土拱坝地震破坏机理的影响,在地震模拟系统上进行了拱坝模型动力破坏试验。模型的建立基于弹性力-重力准则,不考虑库水以及坝体-地基相互作用。采用一种新型压电传感器测量模型内部的动态应力,并主动监测模型内部微裂纹的发生和发展过程。横缝的模拟考虑了键槽的影响,诱导缝的模拟基于断裂力学理论。选择模型基频对应的谐波逐级加载来研究拱坝在地震动超载作用下的反应。试验表明,拱坝顶拱的端部与拱冠的破坏均较严重,试验中横缝与诱导缝的先后张开分别释放了拱向端部应力与冠部应力,从而引导了裂纹开裂方向,减轻坝体破坏。通过实际震害与物理模拟的对比验证了试验结果的可靠性,显示本文的物理模拟技术有助于研究结构缝对拱坝地震破坏机理和最终失效模式的影响,可为碾压混凝土拱坝的抗震设计提供科学依据。