混凝土重力坝抗震破坏等级及安全评价方法

为有效地评价混凝土重力坝的抗震性能,考虑迎水面破坏、不同裂缝倾入坝体的程度、灌浆帷幕破坏程度和损伤区域的位置对重力坝整体结构的影响,基于混凝土塑性损伤力学本构模型定义大坝整体损伤指标,并以整体损伤指标划分重力坝地震破坏等级,建立混凝土重力坝抗震破坏评价模型。采用该方法对某混凝土重力坝的抗震安全进行评价,得到强震作用下大坝的破坏模式及抗震性能,结果表明该大坝在设计地震下发生的破坏为可修复性破坏,在校核地震下会发生严重破坏,坝头可能会发生断裂,建议强震发生时及时降低库水位以确保下游安全。     

复杂层状坝基重力坝抗震安全评价

为研究复杂层状坝基的混凝土重力坝非溢流坝段的抗震性能,采用ADINA程序建立非线性有限元分析模型,以接触单元模拟缓倾角的软弱结构面,以concrete本构模型模拟混凝土材料在地震中的开裂、压碎动态特性,以Mohr-Coulomb本构模型模拟地基岩体材料在地震中的塑性屈服特性,分析了坝体位移、应力、接触面状态及极限抗震能力,研究了非溢流坝段在不同概率等级地震作用下的地震响应与破坏模式,并对复杂层状坝基重力坝的安全性能进行整体评价。结果表明,复杂层状地基结构的重力坝在地震中层间接触面能够产生一定滑移,但对坝体的应力和极限抗震能力影响不大。     

基于综合判据的重力坝深层抗滑稳定性分析

为研究层状岩体坝基上的重力坝深层抗滑稳定性,以某混凝土重力坝溢流坝段为例,采用单软弱夹层分析法和双软弱夹层分析法两种建模方法,综合D-K曲线特征、相关性检验结果、塑性区分布以及接触面状态分析,确定了坝基的深层抗滑稳定安全系数,进而揭示了地基塑性破坏导致坝体失稳的机理。     

基于动力子模型法的混凝土重力坝动力损伤分析

针对混凝土重力坝抗震分析中因工程结构、荷载复杂性所造成的建模、计算及后处理难的问题,将常规子模型法拓展应用于重力坝动力分析中,并结合混凝土塑性损伤模型进行多级子模型计算。应用算例验证了该方法的可靠性和精确性,以观音岩水电站工程为例,采用人工边界的初始全局模型后,将其坝基结果施加于坝体子模型上,根据坝体的损伤区域对顶部廊道部分进行二级子模型计算,得到了满足工程应用的分析结果。     

近断层地震动作用下混凝土高拱坝损伤特性研究

我国西部地区已建或拟建一批混凝土高拱坝,其中许多位于结构复杂的地震断裂带,更易发生近场强震,可能引起高拱坝的严重损伤,因而有必要分析近断层地震动作用下高拱坝的损伤特性。考虑拱坝坝体的横缝及塑性损伤,建立某高拱坝的动力非线性有限元模型。从PEER强震数据库选取12条包括破裂前方脉冲、滑冲脉冲和无脉冲的近断层地震动作为输入波,分别从损伤破坏规律、耗能特点和坝顶中点位移响应等方面探讨其对混凝土高拱坝动力响应的规律。研究结果表明,破裂前方脉冲地震动作用下拱坝的损伤破坏、能量耗散及位移响应均最大,无脉冲地震动次之,滑冲脉冲最小;破裂前方脉冲和无脉冲地震动引起的坝体损伤和地震响应较大,应予以重视;滑冲脉冲作用下坝体的损伤破坏可忽略不计。     

沙牌拱坝整体抗震安全性评价

以沙牌拱坝为例,将坝体及两岸潜在滑动块体在内的近域地基作为一个体系,考虑坝—基—库水动力相互 作用、坝体混凝土破坏、无限地基辐射阻尼、坝体横缝与坝肩可能滑动岩块结构面的动态接触非线性效应及坝基 裂隙岩体的非线性等因素的影响,研究了沙牌拱坝在不同概率水平地震作用下的地震响应与破坏形态,提出以坝 体控制性位移时程曲线的突变并无限增长、坝基交界面出现贯通性破坏区及有限元计算发散作为拱坝整体失稳的 判据,评价了高拱坝的整体抗震安全性,获得了一些有益的结论,可供借鉴。     

某混凝土重力坝极限抗震安全评价

针对某重力坝典型非溢流坝段抗震问题,运用ADINA软件建立了反映坝体混凝土与地基岩体材料非线性的重力坝抗震分析模型,采用地震动超载的方法对重力坝的极限抗震能力进行了分析,并探讨了分别以坝体混凝土开裂区贯穿和地基塑性区贯通作为大坝和地基动力稳定判别标准的抗震安全评价方法。结果表明,该重力坝典型坝段能承受峰值加速度约为0.826g的地震。     

基于ABAQUS的重力坝三维非线性静动力分析

以在建的大华桥碾压混凝土重力坝为例,采用ABAQUS软件中的混凝土损伤塑性本构模型,模拟了大坝在静力荷载与地震荷载下的工作性态,对比分析了坝体材料的线性与非线性对大坝应力位移的影响及坝体在地震作用下可能出现的损伤破坏区及其规律.验证结果表明,坝体材料采用非线性比线性更能反映实际坝体应力分布与位移规律及坝体的损伤破坏区,为混凝土重力坝的震害研究提供了参考依据.     

强震区碾压混凝土重力坝非线性地震响应分析

针对传统的线弹性模型不能准确模拟强震区碾压混凝土重力坝的地震响应问题,介绍了考虑坝体材料非线性的损伤模型和考虑接触非线性的缝接触模型,并将这两种模型应用于鲁地拉重力坝非线性地震响应分析中,以坝头部的裂缝贯穿为"破坏"准则,计算裂缝贯穿前坝体所能承受的最大地震作用。结果表明,在该准则下,材料非线性模型和接触非线性模型分别算出最大荷载作用为1.6倍设计地震和1.5倍设计地震,计算结果十分接近,均可用来评价碾压混凝土重力坝的极限抗震能力。     

折线形坝轴线重力坝地震动力反应分析

以某折线形坝轴线碾压混凝土重力坝为工程背景,基于有限元软件ADINA进行重力坝全坝段三维有限元时程动力分析,研究了该重力坝的抗震性能,确定了坝体抗震的薄弱部位。结果表明,该折线布置重力坝的动力反应规律与一般重力坝基本相同,但左岸转折后的岸坡坝段横河向动力反应较大,转折处楔形坝段上游面出现较为显著的坝轴线方向拉应力,应采取一定的抗震措施确保转折处楔形坝段的抗震安全性。     

考虑无限元边界的混凝土重力坝动力损伤分析

针对无限元边界模拟地基可解决使用截断地基时地震波在地基中的能量无法逸散的问题,以观音岩重力坝为例,采用混凝土塑性损伤模型和无限元人工边界,计算了重力坝在不同地震荷载作用下的动力时程响应,验证了无限元边界对地震波能量的逸散作用,比较了材料损伤引起的材料刚度降低对坝体响应的影响,获得了不同地震荷载下坝体损伤的发展规律。     

高拱坝与地基体系损伤破坏分析

为了更好地反映高拱坝与地基体系在不同状态下的破坏过程,需同时考虑坝体和地基的损伤破坏。基于损伤力学理论,采用反映岩体变形模量不均匀分布的Weibull数值模型,建立了拱坝-地基体系损伤破坏分析的数值模型,并以锦屏一级高拱坝为例,同时考虑坝体及地基损伤,分别模拟了拱坝-地基体系在静力超载和地震作用下的损伤破坏过程。结果表明,锦屏岩基在静力超载下具有较大的安全度,而在地震作用下由于坝体-地基的动态相互作用,其损伤对拱坝体系损伤破坏过程影响较为明显。     

地震作用下重力坝转折坝段群动力响应分析及碰撞研究

重力坝转折坝段群由于自身结构特点需要专门评价抗震安全性能,其全时间历程的动力响应和碰撞分析是抗震安全评价的重要内容。采用无质量地基基底输入三向地震动的方式,对大型重力坝转折坝段群的动力特性进行整体模拟和时间历程分析,并通过无厚度动接触力学模型分析了地震过程中由地震空间效应引起的坝段碰撞等相互作用。算例分析表明,重力坝转折坝段群的坝顶部位在地震过程中发生碰撞的可能性较大,坝段间张合距离等空间相对关系必须考虑转折角度的影响。这为类似工程转折坝段群的抗震安全评价提供了有益的参考。     

复杂地基上Hardfill坝与重力坝破坏模式及稳定性对比分析

Hardfill坝是一种介于重力坝与土石坝之间具有对称梯形断面的新坝型,其结构特性较好,整体应力水平较低,应力集中不明显。为了研究Hardfill坝在复杂地基条件下的适应性问题,选取重力坝为参考坝型,采用地质力学模型破坏试验和有限元计算的方法,对比分析了在外荷载作用下复杂地基上Hardfill坝与重力坝破坏模式及稳定性。结果表明,在复杂地基上,Hardfill坝与重力坝主要在坝基软弱结构面处发生深层滑动破坏,坝与地基出现整体失稳现象,但Hardfill坝坝体变位相对于重力坝较小,超载安全系数较大,稳定性更强。     

基于MSC.Marc的物理力学参数反演

在比较反演分析方法的基础上，应用基于遗传算法的优化反演方法来反演物理力学参数。结合计算力学和有限元软件系统的发展，提出了基于有限元软件MSC．Marc的物理力学参数反演方法。结合某重力坝23^3溢流坝段的安全监测资料，利用该方法反演得到了该大坝坝体弹性模量和坝基变形模量。算例表明，采用遗传算法和MSC．Marc反演物理力学参数是可行的。     

高拱坝地震灾变破坏机理与溃坝仿真分析

以天花板拱坝为例,应用三维可变形离散元程序(3DEC)及其强大的二次开发功能,充分考虑坝体—地基—库水系统的耦合作用、坝体缝面与坝肩裂隙岩体结构面在强震时错动、张合的非线性接触影响及远域地基能量逸散的辐射阻尼等因素,建立了符合实际工作性态的拱坝—地基系统地震破损失稳全过程的非线性数值分析模型,提出了判断拱坝系统由整体性遭受局部损坏到最终失效溃决的具有可操作性的工程指标和安全评价方法。实例应用结果表明,本文方法合理、有效。