某混凝土重力坝强震损伤特性的振动台模型试验研究

通过对国内某重力坝坝段进行振动台模型破坏试验,研究了大坝在遭遇不同强度地震时的损伤破坏与大坝特性参数之间的关系,探求了损伤判别和定位的方法,以期为大坝的健康诊断提供技术参考.     

坝体形状对悬臂梁法计算重力坝地震反应的影响

为了研究重力坝坝体形状对悬臂梁法计算结果的影响,以八座实体重力坝为例,分别采用悬臂梁法和有限元法,从大坝的自振特性、静动应力等方面进行比较分析。结果表明,坝高、宽高比、水深比和坝型突变会影响悬臂梁法计算自振特性、动力响应的准确性,因此建议实际工程分析时对于不利的坝体形状应再补作有限元法动力分析予以验证。     

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。     

非线性阻尼模型对重力坝地震响应的影响

阻尼对结构的振动反应有重要影响,目前重力坝设计阶段通常取阻尼比为常数,但不能真实反映结构的阻尼机理。为此,基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用混凝土损伤塑性模型分析了重力坝在地震荷载作用下的损伤发展和能量耗散,提出了重力坝结构非线性阻尼模型的表达式,分别采用非线性阻尼模型和常阻尼模型计算了重力坝在三向地震波作用下的响应,并对结果进行了对比。结果表明,采用非线性阻尼模型计算的结构响应较大,因此采用常阻尼比模型进行结构地震响应分析可能产生不安全的结果。     

混凝土界面过渡区力学性质的非均质性对混凝土强度和损伤演化的影响

采用PFC3D软件，生成了结构上含三维随机骨料、界面过渡区在力学性质上服从Weibull分布的颗粒集合体模型，研究了混凝土中界面过渡区力学参数的非均质性对混凝土宏观力学性质和损伤演化的影响。研究结果表明，界面过渡区的非均质性对混凝土的宏观力学性质产生了很大的影响，随着界面过渡区均匀性指数的增加，混凝土模型的单轴压缩强度和弹性模量均增加，且均匀性指数和单轴压缩强度、弹性模量拟合呈指数函数关系；界面过渡区的非均质性对微裂纹萌生和损伤演化产生很大影响，损伤演化大致分为初始损伤阶段、损伤稳定发展阶段、损伤破坏阶段三个阶段；随着均匀性指数的增加，损伤变量门槛值逐渐下降，两者呈指数函数关系。     

基于冻融损伤的重力坝抗冻耐久性分析

为进一步了解混凝土的抗冻耐久性,分析了基于Loland混凝土损伤模型推导的混凝土冻融损伤模型,并结合试验数据拟合得到了混凝土弹性模量、泊松比与冻融循环次数的关系,利用ABAQUS分析混凝土重力坝渗流场、温度场,并以此确定了混凝土大坝发生冻融损伤的区域,最终采用场变量模拟重力坝随冻融次数增加的稳定性。结果表明,混凝土大坝并非所有区域均发生冻融损伤,且试验得到材料抗冻耐久性并不等同于混凝土重力坝抗冻耐久性。     

材料参数对重力坝动力响应的影响

鉴于动力响应分析是重力坝抗震设计中的关键环节,地震过程中各类影响因素的耦合机制十分复杂,以金安桥重力坝某非溢流坝段为工程依托,围绕材料密度、弹模对重力坝动力响应的影响展开研究,分析参数与重力坝动力响应变化规律间的关系。结果表明,材料密度、弹模对结构自振特性及加速度响应的影响显著,其中密度与自振频率和加速度响应呈负相关,弹模则与之呈正相关,且不同材料参数间存在不可忽视的相互影响;重力坝位移响应受自振特性中震动周期的影响最大,且结构动力响应分布规律与自身形式相关,受材料密度、弹模变化的影响较小,因此可认为降低材料密度、提升材料弹模是控制重力坝动力变形的有效手段,为抗震设计材料的比选提供了理论依据。     

重力坝三维可视化辅助设计系统

针对目前重力坝辅助设计软件的标准化和通用性不强的问题,依据混凝土重力坝设计规范,基于可视化技术、三维实体建模技术、xml数据库技术和DXF文件技术,采用面向对象方法设计实现了重力坝三维可视化辅助设计系统。该系统将三维绘图与AutoCAD图形输出集成到系统内部,实现了坝体三维可视化操作,提高了重力坝辅助设计软件的通用性和操作性。     

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。     

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。     

齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响

为分析齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响,以乌河水库软弱夹层为例,应用ANSYS 软件,采用有限元强度折减法和最大剪切强度允许相对位移失稳判据分析了齿墙宽度、坡度以及位置对重力坝深层抗滑稳定性安全系数的影响。结果表明,齿墙坡度对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响小于齿墙宽度;相同条件下在坝趾处设置同等规模的齿墙可更好地发挥抗滑作用,为齿墙的优化设计及重力坝除险加固提供了参考。     

某水库浆砌石重力坝裂缝成因探讨

某浆砌石重力坝裂缝严重且有规律性,对此采用三维有限元法研究大坝的实际工作性态,分析了坝体裂缝的成因并提出了防范措施.