结构能量分析非线性地震反应的理论研究

采用能量分析方法，对抗震结构地震总输入及分配进行了理论研究，从地震动三要素，结构自身动力特性两方面探讨了抗震结构总输入能量及其影响因素．最后，通过能量的抗震设计准则检验了结构各层在大震下的安全性．计算结果表明，采用考虑和不考虑负刚度退化三线型恢复力模型，对结构破坏指数D影响较大．在结构分析中，若不考虑负刚度的影响，可能会掩盖结构的倒塌危险．     

基于拱冠位移的拱坝地震易损性

选取一系列地震波对同时考虑材料非线性和横缝非连续接触的拱坝进行大量的动力时程分析,以拱冠最大位移为响应参数定义3个性能水准,结合通过结构反应回归分析得到的概率地震需求模型,建立在地震作用下基于拱冠位移的拱坝易损性曲线,比较不同地震动参数表示下概率地震需求模型以及易损性曲线的区别.利用易损性曲线计算拱坝在不同大小地震作用下处于各级性能水准的概率,为基于性能的拱坝抗震安全评价提供了理论依据.     

拱坝波动分析的数学建模

拱坝作为水利水电工程中一种重要的水工建筑物，其工程特性已广为人知，作为常规计算，已有的内力及应力分析方法（例如有限元法，拱梁法等）也能满足工程的需要，但作为拱坝的高层次的动力分析计算，比如研究其地震输入机理，动应力的集中，裂纹的发生和扩张问题时，常规方法已显无力，而弹性波动理论的一般方法能较好地处理这类问题，本文从数学曲面壳理论出发定义拱坝，以此建立拱坝波分动所需的数学模型。     

高拱坝-坝基系统的三维静力非线性数值分析

高拱坝收缩横缝和坝肩节理岩体的结构非线性特性对坝体应力、变形影响显著，是高拱坝分析中的一个重点和难点问题．针对高拱坝的这一特点，本文采用动接触单元模型，开发研制了修正的中心差分时步积分法，运用静力问题动力计算法，对在建的小湾拱坝系统进行了三维静力非线性数值仿真试验，研究了坝体、坝肩结构非线性特性对坝体的影响。通过本文的数值分析可以得出，高拱坝坝体—坝基系统的结构非线性特性对拱坝梁向应力影响显著，增加了坝体的倒悬效果；同时，数值分析进一步说明，在高水位运行期，小湾拱坝—坝基系统整体稳定。     

库底淤泥层对拱坝地震动水压力的抑制效应研究

地震时库底淤泥对大坝产生的动水压力影响明显,尤其拱坝受地震作用时,坝面动水压力变化与淤泥层厚度、边界条件、基岩性质等因素直接相关.基于此,以压力波理论为出发点,结合数值配点分析法,对拱坝坝面动水压力随淤泥层厚度、库底边界反射条件、库底基岩性质变化而产生的影响效应问题进行了研究.结果表明:淤泥层对大坝坝面地震动水压力有较好的抑制效应,可一定程度减缓地震对大坝工程的影响,库底边界吸收性亦可一定程度上降低坝面动水压力峰值.     

混凝土重力拱坝极限抗震能力评价方法初探

从基于性能的抗震设防标准及理论出发,坝体某个关键性能破坏便可能影响大坝的正常运行,单一的评价准则已经不能满足对大坝极限抗震能力评估的要求。针对混凝土重力拱坝的结构特点,基于混凝土弥散裂缝模型,利用地震动超载时域分析方法,从收敛性、地震位移响应突变、塑性区贯通、坝体开裂破坏等方面,对国内某重力拱坝极限抗震能力进行了探讨和研究。研究表明,该重力拱坝的极限抗震能力为0.51g,顶拱中部是坝体相对薄弱的高地震响应区。     

设置被动摩擦减振装置的多层建筑地震反应能量特点

研究了设置摩擦减振装置的多层建筑结构地震反应能量特点.首先建立了摩擦阻尼器的力学模型和结构-阻尼器体系的动力分析模型.进一步地,提出了设置阻尼器的结构体系的能量评价准则.在此基础上以某多层建筑结构为工程背景,研究了在不同类型地震地面运动作用下,设置控制装置的结构体系的振动能量特点.分析表明所提出的能量标准可以有效地描述地震作用下受控结构的能量特点.     

拱坝气幕隔震的三维动力有限元技术研究

地震发生时坝体和库水之间相互耦合,产生动水压力,而动水压力又反作用于坝体,提出采用气幕隔震技术消减动水压力,以提高拱坝抗震性能。用流固耦合理论,建立了坝体-气幕-库水隔震的三维有限元分析模型,研究了气幕隔震的减震机理和隔震效果。对拱坝进行三维动力有限元数值仿真分析,结果表明,气幕隔震对动水压力反应、加速度反应均有显著影响,尤其是动水压力,气幕可使动水压力减少约65%效果。另外,对坝面动水压力典型分布进行了分析。     

拱坝挑射水流消能型式的新发展

拱坝是一空间壳体结构，利用拱结构的特点，充分发挥污工材料抗压强度高的特性，坝体厚度可以较薄，因而是一种经济的坝型。与重力坝相比，工程量可节省。因此拱坝得到了广泛的发展。拱坝将承受的大部分水平荷载传到两岸岩体（即坝肩）上，坝肩的稳定是拱坝安全的前提条件。由于拱坝多布置在“V”形或“U”形河谷中，河槽狭窄，所以消能设施要因地制宜地采用不同的形式来保证泄洪时坝肩不被泄洪水流冲刷或回流淘刷。批流消能工是利用下泄水流本身的巨大功能，借助挑流鼻坎将水舌向空中抛射，水百在空中掺气、扩散、消除部分能量。然后坠落…     

形状记忆合金在结构抗震中的应用

形状记忆合金(简称SMA)是一种智能材料,具有良好的耗能能力,在建筑结构的振动控制中具有广阔的应用前景。主要介绍了SMA材料的特性,并提出其一种本构模型,对SMA拉索被动控制的原理和方法作了分析说明。实验结果表明该本构模型能减小地震能量向上部结构的传递,从而降低上部结构地震响应。     

水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析

以拉西瓦拱坝为研究对象,考虑流固耦合效应以及土体-结构相互作用,依据弹性波理论,利用有限元软件ANSYS建立了拉西瓦拱坝结构附加质量模型和流固耦合模型,分别进行拱坝结构模态分析,研究不同流固耦合模式对拱坝动力特性的影响。分别对无质量地基模型与黏弹性边界模型进行地震波输入,进行线弹性地震响应分析,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。结果表明:拉西瓦拱坝结构工作基频为1. 44 Hz,对应振型为反对称形式;同时考虑库水可压缩性和无限地基辐射阻尼两个因素,拱坝地震响应会降低更多;黏弹性边界模型能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型相比,应力幅值降低47. 1%。     

强震作用下特高拱坝动力响应及损伤特征研究

我国的特高拱坝多建于西南地区,西南地区处于地震多发区,且震级大、烈度高,因此特高拱坝的抗震安全一直是重点关注问题。本文以位于强震区的大岗山特高拱坝为研究对象,采用真实破裂过程分析软件RFPA^3D-Dynamics开展地震动力响应数值模拟。研究了地震作用下坝体变形、应力变化规律,根据损伤演化及声发射变化规律提出大岗山拱坝地震作用下的潜在失稳损伤区域。研究结果表明：拱坝坝体内部随地震波扰动发生局部应力集中、应力释放现象,拱坝在设计地震波(地震峰值加速度0.557 5 g)作用下能够依靠自身结构调整,保持变形协调,应力分布合理,无大规模损伤破坏。在1.5倍设计地震波情况下,拱坝顺河向位移突变量超过240 mm,远超坝体正常位移变形范围,此时拱坝发生大规模损伤开裂现象,且主要损伤开裂区域为拱冠梁顶部及左右半拱中上部区域。通过研究拱坝地震荷载作用下的动态响应特征,分析损伤演化规律,能够较为直观地判断拱坝易受损区域和掌握拱坝工作性态。     

基于ETA模型的配筋措施对于高拱坝变形损伤指标的影响

混凝土拱坝在不同强度超载地震作用下的动力响应,对拱坝抗震裕度评估有着深远的影响,如何评价配筋措施的效果成为一个重要问题。基于耐震时程分析（ETA）法,研究了不同地震强度下,高拱坝是否采用配筋抗震措施对于坝体损伤变形指标的影响。首先对ETA方法、坝体材料本构、横缝模型以及地震动输入方法进行了介绍。然后分别建立了高拱坝采用配筋抗震措施和未采用配筋抗震措施拱坝的数值模型,同时基于ETA方法生成不同地震强度的耐震时程。分析在不同地震强度下,高拱坝是否采用配筋抗震措施的损伤分布、横缝开度以及变形等响应,提出了高拱坝损伤体积比、平均横缝开度以及拱冠梁变形等坝体损伤变形指标。通过对比高拱坝配筋和未配筋的情况下得出的动力响应指标,研究配筋措施对高拱坝响应以及损伤变形指标趋势、相关性以及离散性的影响。计算结果表明:在不同的地震动强度条件下,配筋措施对减小高拱坝的整体损伤是有效的,对横缝开度及位移影响有限,配筋措施可以减小地震随机性导致的损伤变形指标离散。同时,归一化的损伤变形指标表明损伤变形指标有一定的相关性。     

节理岩体的动力响应分析及工程应用

节理岩体经常受到地震、爆破等动载荷的作用,在运载荷作用下的稳定性经常是结构安全的关键。只有对节理岩体的动力响应有本质的理解,才有可能对岩体工程的动力稳定性进行合理的评价。在常规离散元法的基础上提出了动力离散法的思想及计算法,并编制了计算程序DDEM,最后给出了该方法在岩体动力学中的应用实例。     

基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟.建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性.结果表明:库底...     

大坝位移监测分析及稳定性识别研究

本文应用确定性力学来分析大坝的位移监测资料，将反分析技术引入到大坝的安全施工和运行监控中并进行工程的稳定性识别评价。在反分析中作者提出了一种新的岩体多介质弹模识别方法。以湖南东江拱坝的位移监测为研究课题进行了具体的分析和稳定性评价。最后作者提出了一种简便快速的预测评价方法，两者结合应用，使监控工作既快又实用，值得现场技术人员使用。     

国内拱坝优化的研究现状及动态

拱坝优化是优化方法在水利水电工程上最有效的应用之一．近年来，拱坝优化方法得到迅速发展，受到国内外水利水电工作者的高度重视．简要介绍了拱坝优化法的应用现状和发展动态，评价了拱坝优化的最新研究成果。归结出拱坝优化的优点及目前尚待解决的问题，最后指出拱坝优化在工程应用中的发展前景．     

考虑阻尼器失效的屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应分析

针对应用延性抗震理念设计的双层桥梁结构震后塑性损伤严重、功能恢复困难的现状，本文基于摇摆理念提出一种屈服消能摇摆双层框架墩结构体系，以控制结构地震损伤和提升结构震后功能可恢复能力。应用拉格朗日方程和动量矩定理建立了该类摇摆结构的刚体动力反应分析模型，并考虑了桥墩复位碰撞造成的能量损失和防屈曲阻尼器的失效。本文以常规双层桥梁结构尺寸的摇摆桥梁为研究对象，采用远场地震动、无脉冲近场地震动和脉冲近场地震动对屈服消能摇摆双层框架墩结构进行了地震反应分析和阻尼器参数分析。分析结果表明：分析屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应时需考虑阻尼器失效的情况，以防止低估结构地震反应的情况发生；阻尼器刚度的增加可提升结构体系减隔震效果，而阻尼器失效伸长量过小不利于结构减隔震。     

基于分形插值模型的边坡地震稳定性评价方法

借鉴分形基本理论,提出了基于分形-插值模型的边坡地震稳定性评价方法.该方法首先选取影响边坡地震稳定性评价的岩土体特性、新构造运动特性、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个参数作为岩土边坡地震稳定性综合评价的指标,并确定指标的分级标准,采用在每级标准中随机内插的方法,得到50个标准样本,用于构建边坡地震稳定性评价的分形-插值模型;其次根据最大似然分类原则确定每个边坡地震稳定性指标的评价分维数;然后利用加权求和法计算样本的综合评价值,并根据样本综合评价值与经验等级之间的关系建立分形-插值评价模型;最后,通过实例分析表明:该模型的评价结果合理、客观,为边坡地震稳定性评价工作提供了一种新的研究方法与思路.     

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.