面板砂砾石坝动力有限元分析研究

面板坝本身具有适应性好,抗震性强等优点,加之砂砾石和软岩等材料的应用,目前在国内的高坝中应用较为广泛。文章结合面板砂砾石坝在地震作用下的动力反应特点,采用基于等效线性黏弹性模型的分析方法进行有限元模拟,模拟出地震作用对坝体变形分布规律的一般影响,研究成果能够为高面板坝的抗震设计提供一定理论依据。     

肯斯瓦特面板砂砾石坝动力反应分析与评价

肯斯瓦特面板砂砾石坝全断面由砂砾石填筑,工程区处于强震区,大坝设防烈度Ⅸ度,设计取消了过渡料区。根据肯斯瓦特大坝的分区设计,在坝料静、动力特性试验和三维静力分析的基础上,采用三维真非线性有效应力地震反应分析及安全评价方法,对大坝进行了给定地震情况下的地震反应分析和评价。从大坝的动力计算分析结果看,该坝能够满足给定地震工况下的抗震安全性要求。     

纳子峡面板砂砾石坝地震永久变形有限元分析

针对纳子峡面板砂砾石坝实际情况,采用三维非线性动力有限元法,建立了大坝的三维有限元模型,计算了大坝在设计地震作用下的地震响应。根据面板坝土石料的三轴试验结果,选用坝料的残余应变模式,建立了同时计入残余体应变和残余剪应变的面板砂砾石坝地震永久变形计算模式,应用应变势概念及其相应的整体变形计算方法,计算预测了纳子峡面板坝的地震永久变形,分析了坝体地震永久变形的量值和分布规律。结果表明,大坝在7.5度地震作用下具有较好的抗震能力,其永久变形能够满足工程需要。     

纳子峡面板砂砾石坝地震反应特性有限元分析

采用三维非线性动力有限元法,对纳子峡水利枢纽面板砂砾石坝的地震反应特性进行了计算分析,获得了该坝在设计地震作用下的动力反应,包括坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应,以及周边缝和面板接缝的位移反应等.在50a超越概率10%地震作用下,坝体顺河向的最大加速度反应为6.8 m/s2,位移反应为59 mm,剪应力反应为...     

流变对面板砂砾石坝应力变形的影响研究

为研究砂砾石料流变对面板砂砾石坝应力变形的影响规律,在对砂砾石料的流变机理及其分析方法进行分析与选择的基础上,以某高面板砂砾石坝为例,运用三维有限元法,按不考虑砂砾石料流变效应和考虑砂砾石流变效应两种计算方案,分别进行其应力变形的三维有限元计算,然后通过对计算方案所获计算结果的对比分析,系统总结砂砾石料流变对面板砂砾石坝应力变形的影响规律。结果表明:砂砾石料流变使得坝体的应力变形呈现逐渐增大的趋势;流变对于坝体向上游水平位移的影响最大,对坝体向下游水平位移和坝体竖向位移的影响次之,对面板挠度和面板顺坡向应力的影响则相对较小。因此,在实际面板砂砾石坝工程设计中,考虑砂砾石料的流变效应是十分必要的。     

胶凝砂砾石坝动力反应的敏感性分析

胶凝砂砾石坝作为一种新坝型在水利工程建设领域得到日益广泛的应用,其抗震设计是极其重要的课题。文章以辽宁省拟建的双龙水电站胶凝砂砾石大坝为例,利用三维有限元模拟的方法对不同材料参数、地震峰值加速度以及地基弹模对胶凝砂砾石大坝的动力反应影响展开研究,结论对促进胶凝砂砾石坝设计建设具有重要的理论和实践价值。     

随机地震作用下土石坝边坡的稳定性分析

本文考虑地震动的随机性，在土石坝随机地震反应分析和有限元边坡稳定分析方法的基础上，建立了随机地震作用下土石坝边坡的稳定性分析方法，并通过对土坝动力模型试验的数值验证及—理想土石坝边坡的动力稳定性分析，证明这种方法是合理的、有效的。     

多布水电站砂砾石坝动力分析研究

对多布水电站覆盖层中的第6层砂层进行地震液化分析,判断该层是否存在地震液化的可能;通过平面有限元动力分析,进行了3个坝基砂层地震液化处理方案在动力条件下的应力变形性状差别的比较,提出了满足规范要求的坝基地震液化处理方案和砂砾石坝标准横剖面设计;通过三维有限元静力分析和动力分析,进一步论证了推荐的坝基砂层地震液化处理方案在动力条件下的合理性,为多布水电站砂砾石坝设计提供了依据。     

地震作用下高面板砂砾石坝渗流-应力耦合研究

天然砂砾石料具有级配离散性差、间断性和施工易分离等特性,强震作用下大坝防渗体一旦发生破坏,将会带来不利影响。采用混凝土塑性损伤模型和堆石料广义塑性模型,对弱透水性高面板砂砾石坝进行动力有限元分析,确定面板损伤分布,进而计算坝体非稳定渗流场,建立以混凝土损伤模型和堆石料广义塑性模型为基础的非稳定渗流-应力耦合计算方法,分析在非稳定渗流作用下,大坝应力和变形的变化规律。结果表明:坝体为弱透水时,地震结束后大坝在非稳定渗流作用下,坝体小主应力显著减小,面板产生向上拉伸、向外弯曲趋势的位移增量,面板部分区域损伤值变大。评价大坝极限抗震能力时,除了考虑地震结束时面板的损伤状态,还应进一步考虑面板破坏后非稳定渗流对应力场的影响。     

在流变效应影响下的面板砂砾石坝特性分析

面板坝具有适应性好,抗震性强等优点,目前在新建和拟建的高坝中占有很大比例,随着砂砾石等材料的上坝,应用范围更为广泛。文章在研究面板砂砾石坝流变影响的基础上,进行防渗面板的有限元分析,总结出应力变形规律,所获成果可以为高面板砂砾石坝的流变效应研究提供必要的理论依据,对类似工程的设计运行具有一定的参考价值。     

基于ANSYS的拱坝动力及可靠度分析

为研究拱坝在地震荷载作用下可靠度指标的变化规律,基于ANSYS对某一拱坝实例进行模态分析和抗震动力分析后,使用二次响应面法计算拱坝在地震荷载作用下第90个计算步的各点可靠度指标,分析得到在地震荷载作用下坝肩处作为抗拉薄弱部分更应重视,拱坝上游坝面中部的可靠度指标变化规律复杂而非单纯降低。为拱坝动力设计及加固措施提供了理论支持。     

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现"W"型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。     

基于扩展有限元法的重力坝强震潜在失效模式

扩展有限元法（XFEM）通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式，使得对非连续位移场的表征独立于单元边界，可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。以Koyna重力坝为例，采用XFEM方法对大坝的动力渐进破坏过程进行计算分析，数值模拟结果与文献中的模型试验结果基本一致，验证了计算模型的有效性。考虑地震动频谱特性的影响，应用黏弹性人工边界，采用合理的地震波动模型对国内某混凝土重力坝强震下的动力破坏过程进行了数值仿真分析，得到不同地震波在不同强震等级作用下的大坝潜在失效模式，并概化出地震作用下坝体的潜在失效模式，为大坝抗震设计、特定失事模式下的工程安全风险率分析及洪水演进提供计算基础。     

考虑结构—土—结构动力相互作用的重力坝地震响应分析

为研究地震作用下相邻新、老重力坝的彼此相互作用对响应的影响规律,基于阻尼溶剂抽取法(Damping Solvent Extraction Method,简称DSEM)模拟无限地基辐射阻尼效应的思想,建立了新坝—土—老坝动力相互作用模型,并推导了具体的数值实现公式。进而运用UPFs的二次开发特点,通过创建用户单元在ANSYS中实现了所开发模型的嵌入。最后,结合工程实际条件,探讨了地震作用下老坝拆除前后对新建重力坝动力响应的影响规律。计算结果表明:老坝的存在降低了新坝在地震动作用下的动水压力的大小,在老坝拆除前后对新坝的动力特性分布规律影响较小,而对于幅值有一定的影响。本模型表现出了良好的工程适用性,结合通用有限元软件丰富的结构单元模型及非线性分析能力可开展类似工程的抗震安全评价分析。     

基于附加质量的混凝土重力坝地震仿真分析

为了研究混凝土重力坝在地震过程中的动态响应规律,采用ABAQUS三维附加质量法模拟桃林口大坝在迁安波作用下的动态响应,并研究了3个方向地震加速度在地震过程中的影响程度。计算发现:坝体虽未发生震损,但下游断面突变处最大拉应力达到2.56 MPa,临界于混凝土的动态抗拉强度值2.6 MPa,应引起注意,在设计中折坡处宜做成圆弧形,以减少应力集中;在地震过程中,坝体横河方向位移量达到了17.87 mm,极易造成相邻坝段发生碰撞破坏,工程中可进行横缝灌浆用以加固;同时计入3个方向的地震作用是对坝体最不利的计算方案,横河向地震加速度和垂直地震加速度在整个抗震分析中都有着重要影响,单纯考虑其中某一方向地震作用的做法严重失真。     

考虑不同方向地震作用时土石坝动力反应分析

对Abaqus软件进行二次开发,引入等效线性模型,对某心墙堆石坝进行了三维有限元地震反应分析,研究了大坝在Ⅶ度地震下的加速度、动剪应力、相对动位移等反应规律。同时,分别对该坝考虑三向地震波输入及仅两个水平向地震波输人情况下的地震动力反应进行了计算比较,研究竖向地震加速度在Ⅶ度地震下对大坝的影响。结果表明：Ⅶ度地震情况下竖向地震波对土石坝顺河向和坝轴向的动力反应几乎没有影响,但是对竖向的影响不可忽略。     

强地震作用下混凝土重力坝响应特性分析

研究了混凝土重力坝在高强度地震作用下的响应特性,分析了在地震峰值加速度不断增加时坝体屈服区域的发展方向。针对两个典型坝段,运用混凝土塑性损伤模型模拟了其结构的非线性特性。考虑了地震情况下动水压力的作用,通过动力有限元时程分析法计算了不同地震条件下两个坝段的动态响应。计算结果表明:当地震加速度较小时,重力坝只在坝踵区域出现小部分屈服,坝体能正常工作。若提高地震烈度,则局部损伤会纵深发展到达灌浆廊道部位,坝体会形成贯穿上下游的屈服区域并逐渐扩大致使结构失去稳定性。经两个坝段计算结果相互比较,得到了混凝土重力坝在强震作用下的非线性破坏形式,较为真实地反映出坝体的响应。     

黑河土石坝的地震响应和液化分析

本文根据饱和土体固 液两相介质的振动固结模型，采用非线性静力本构模型(Duncan-Chang模型)及摩尔 库仑强度准则和土的动力模型(Hardin模型)对黑河土石坝进行了地震作用下的动力反应有限元分析，得到了振动期孔压增长与消散过程。分析表明，该坝不会出现液化现象。     

基于弥散裂缝模型的重力坝简化地震分析

基于弥散裂缝模型,将简化地震分析由常规的线弹性分析扩展到考虑材料损伤断裂行为的非线性模拟,借助弧长法对完整变形破坏过程进行求解。在数值模拟分析中,分别采用动力时程和地震简化分析两种方法对Koyna坝进行研究,结果表明,两种方法的线弹性分析所得最大主应力分布形式基本一致,并且非线性分析中,地震简化分析方法模拟得到的坝体开裂与动力时程分析结果也基本相同,说明基于弥散裂缝模型的地震简化分析可以较好地预测坝体的地震开裂响应。分析中给出的地震荷载系-坝顶位移关系曲线,包括上升段和下降段,反映了弧长法能够模拟地震荷载与位移的完整关系曲线。曲线峰值点给出了Koyna坝最大地震承载力分别为0.55g(向上游)、0.60g(向下游)。从而为判断坝体达到地震承载极限状态提供了明确的依据。     

重力坝随机地震动力分析方法研究

本文用随机过程模拟坝基地震动输入及结构动力响应，运用随机振动理论进行二维重力坝结构地震动力分析。提出了二维随机地震动输入实用模型，详细论述了重力坝结构随机地震动力响应的分析方法。