杨房沟拱坝的动力响应分析

强震区的杨房沟拱坝的抗震安全问题为众多研究者所关注。本文用拉格朗日不连续变形分析（LDDA）模拟拱坝横缝,采用黏弹性边界作为吸能边界来模拟无限地基辐射阻尼,建立了拱坝地震自由场输入模型,进行了杨房沟拱坝动力响应分析,对辐射阻尼和拱坝横缝对坝体应力的影响、拱坝横缝在地震作用下的张开情况以及坝体静动综合应力进行了分析,得出了如下结论,考虑坝体横缝张开和地基辐射阻尼效应影响后,杨房沟拱坝的地震动力响应明显降低,大坝横缝张开度最大为6mm,在横缝止水可允许的变形范围之内,在进一步优化大坝体型基础上,杨房沟拱坝在设计地震作用下的抗震安全是可以保证的。     

杨房沟拱坝抗震安全分析与评价

杨房沟水电站混凝土双曲拱坝最大坝高155 m,坝址区域地震活动性较强.为此,根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》进行拱坝的常规抗震分析外,还进行了考虑地基辐射阻尼及横缝张开影响的三维非线性有限元动力分析,综合分析评价了大坝的抗震安全性.分析结果表明,杨房沟高拱坝的抗震安全性是有保证的.     

基于新抗震规范的杨房沟高拱坝抗震安全分析与评价

杨房沟水电站混凝土双曲拱坝最大坝高155 m,抗震设防类别为甲类,根据现行的抗震设计规范的规定进行坝址区场地相关设计反应谱和人工地震动时程研究,对施工图阶段优化后的拱坝体形进行考虑坝体横缝强震开合和无限地基辐射阻尼效应的三维非线性有限元分析研究,并对拱坝坝肩潜在滑动块体采用基于振型分解反应谱法的刚体极限平衡法和基于时程分析法的时域刚体极限平衡法进行动力稳定性复核。最后对杨房沟拱坝抗震安全进行综合评价,可知在设计地震作用下,施工图阶段杨房沟拱坝优化体形的抗震安全可靠。     

拱坝三维非线性有限元分析及整体安全度评价——以杨房沟水电站为例

采用三维非线性有限元法,模拟了杨房沟拱坝坝体、坝基岩体及主要断层结构面,对坝体进行了位移应力分析,并结合三维极限平衡法分析,对坝肩关键性的可能滑动块体进行了有限元法抗滑稳定分析,论证了两岸关键性的滑块抗滑稳定安全系数均满足设计要求。超载法计算分析成果表明,杨房沟拱坝起裂超载系数在1.6左右,拱坝强度超载系数为4.5~5.0,与国内同等规模拱坝水平相当。在地震作用下,拱坝变形和应力与国内同等工程相类似,坝肩可能滑动块体抗震稳定性满足要求。综上所述,杨房沟高拱坝在正常工况、超载工况及地震工况下均具有较好的整体安全性。     

四川泸定Ms6.8级地震大岗山特高拱坝变形特征分析

大岗山双曲拱坝坝高210 m,坝址位于鲜水河、安宁河和龙门山三条断裂带交汇处附近,其抗震设防加速度为557.5 cm/s²,是世界上抗震设防标准最高的高拱坝。在泸定Ms6.8级地震中,大坝强震监测系统记录到了完整的地震波形,且顺河向最大峰值加速度达到586.63 cm/s²,是目前国内已建200 m级高拱坝中唯一经历近场强震考验的大坝。依据大坝震后变形宏观现象和监测原观数据,对大坝坝体与地基系统变形进行了分析。结果表明：震后大坝整体向下游变形,径向位移增量在-1.53~20.04 mm之间,弦长拉伸增量在15.27~23.50 mm之间,大坝横缝在地震过程中存在开合过程,低高程横缝存在一定残余张开,增量在-0.08~0.46 mm之间,变形整体协调。同时,大坝左右岸坝肩、坝基置换块、大坝与基础等部位存在一定的残余错动,这是导致大坝产生较大残余变形的主要原因,但大坝坝体本身仍处于弹性工作状态,最终在新的平衡位置上保持稳定,表明大岗山拱坝经受住了本次强震考验。相关成果可为震后大坝安全评估、高拱坝抗震设计及研究提供参考。     

黄河拉西瓦双曲拱坝抗震安全分析评价

拉西瓦双曲拱坝最大坝高250m,坝址所处地区地震活动性强,为此,根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》的原则、方法和要求,在考虑地形地质条件、地基辐射阻尼及横缝非线性影响的条件下,采用三维有限元法对大坝及其基础进行动、静力分析,并用水弹性模型试验进行验证,综合分析评价了大坝抗震安全性能。分析结果表明,拉西瓦拱坝的抗震安全性是有保证的。     

乌东德高拱坝抗震设计研究

乌东德水电站地处亚欧大陆地震带,其抗震性能受到广泛关注。采用“静力设计、动力调整”方法进行大坝体形设计,并采用现行抗震规范规定的基本分析方法与非线性有限元法对大坝选定体形的抗震性能与抗震安全性进行分析评价,提出了大坝抗震措施和强震监测设计方案。研究结果表明,乌东德高拱坝在设计与校核地震作用下,坝体应力状况较好,与国内几座高拱坝相比,应力水平较低,横缝开度较小,坝肩抗滑稳定裕度大,大坝-坝基系统具有较强的极限抗震能力。     

高拱坝地震反应与抗震安全性评价

目前，抗震设计已成为高地震烈度区修建特高拱坝的控制性技术难点。“八五”期间结合我国近期将开发的重点工程──高２９２ｍ的小湾拱坝对抗震设防概率标准及抗震可靠度设计；拱坝坝体－地基－库水动力相互作用分析的现场试验验证；伸缩横缝对高拱坝强震反应的影响；及小湾坝址场地对地震动的影响等问题进行了抗震技术攻关研究。在完成上述基本理论和试验研究的基础上，对小湾拱坝进行了分析，得到了在考虑上述因素后的地震反应，并对小湾拱坝的抗震安全性作出评估。     

高拱坝计震反应与抗震安全性评价

目前，抗震设计已成为高地震烈度区修建特高拱坝的控制性技术难点。“八五”期间结合我国近期将开发的工程－－高２９２ｍ的小湾拱坝对抗震设防概率标准及抗震可靠度设计；拱坝坝体－地基－库不动力相互作用分析的现场试验验证；伸缩横缝对高拱坝强震反应的影响；及小湾坝址场地对地震动的影响等问题进行了抗震技术攻关研究， 完成上述基本理论和试验研究的基础上述基本对小湾拱坝进行了分析，得到了在考虑上述因素后的地震反应，并     

高混凝土拱坝抗震研究中的重要动向

在高地震烈度区修建高拱坝,其抗震设计成为一项亟待解决的关键技术问题.本文就高拱坝抗震设计的理论、动力分析方法和试验技术等方面出现的最新动向作了概要评述,并介绍了国内外高拱坝抗震新技术的应用和试验研究情况.文中指出,概率设计理论和方法的兴起和发展,是一个重要的发展趋势,对高坝抗震设计有着重要的意义,而将坝体一库水一地震作为一个体系,而不是仅仅考虑坝体结构本身进行动力分析是近年来大坝抗震研究中最显著的进展;虽然拱坝的非线性动力分析非常复杂和困难,但对强震作用下坝段间横缝张开问题的研究仍取得了一定的进展.     

小湾拱坝横缝配筋的非线性地震反应分析

小湾拱坝是待建的世界上最高的拱坝，由于强震作用下横缝张开对止水和坝体安全不利，是否采取横缝配筋的抗震加固措施是设计者迫切需要从理论上解决的问题。为此，首次将考虑横缝配筋的拱坝非线性分析模型应用于小湾拱坝横缝配筋的地震反应分析，计算结果表明，横向配筋可以显著控制拱坝横缝张开度、加强拱坝整体性并一定程度减缓由于横缝张开导致的梁向应力恶化的程度，但为防止梁向开裂，配置适量竖向钢筋仍属必要。     

强地震区高拱坝抗震配筋问题

在强地震区建造高拱坝，为减小地震时横缝的张开度，增强坝的整体性，有必要在拱和梁两个方面配置适当的钢筋，但拱向钢筋跨越拱坝横缝，在接缝灌浆前的人工冷却阶段，要求横缝能充分张开，而在地震时，希望横缝的张开度不要太大，这两项要求互相矛盾。为此，提出一种新的设计准则和计算方法，兼顾两方面的要求来进行钢筋的设计。     

基于无限元边界模型的高拱坝损伤开裂数值分析

基于ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,分别建立了考虑地基辐射阻尼效应的有限元—无限元耦合模型和无质量地基模型,讨论高拱坝在设计地震作用下采用两种地基模型得到的应力、横缝开度、坝顶顺河向位移和损伤开裂情况。结果表明：无质量地基模型与无限元边界模型相比,坝体拱向和梁向应力最大值明显增加,增大了坝体的横缝开度和坝顶顺河向位移,同时坝体的损伤开裂情况更为严重。因无限元边界模型能考虑地基的辐射阻尼效应,能真实地反映坝体的地震响应,而无质量地基模型夸大了坝体的地震响应,故用无质量地基模型进行坝体的抗震分析是过于保守的。     

高拱坝抗震安全性能评价指标探讨

随着拱坝建设高度和设防烈度的不断提高,传统的强度评价指标已无法满足抗震安全评价的需求。针对300 m级高拱坝的抗震安全评估,建立了考虑坝体横缝接触非线性、坝体混凝土材料非线性以及坝基岩体断层、夹层非线性的有限元模型,采用地震动逐级加载,分析了拱坝的横缝开度、坝顶变形以及坝体损伤随着地震动强度的变化规律。分析表明:尽管在地震动强度很大的情况下坝体中上部损伤程度很大,但坝顶位移、横缝张开度等响应随地震动强度的变化并没有表现出明显的突变现象,并不适宜作为坝体抗震安全的评定指标和监测指标;相比而言,坝体损伤体积的变化随着地震动强度的增加出现突变,反映了坝体整体的破坏状态,可以作为拱坝抗震安全的评价指标;今后需要解决坝体变形、横缝开度等与坝体、坝基损伤之间的相关性关系。     

强震区高拱坝抗震安全研究

从2008年"5.12"汶川大地震到今年"4.14"玉树地震,西部强震区高拱坝的抗震安全问题成为坝工界密切关注的问题。从我国强震区高拱坝抗震研究与工程建设中现存的问题出发,分析并总结了高拱坝地震破坏机理和高拱坝抗震设计理念(包括抗震评价准则、混凝土材料动力特性研究、高拱坝抗震设计分析等)的研究与发展,指出了当前高拱坝抗震较为适用的抗震措施,为今后的研究提供参考。     

小湾拱坝在不同概率水平地震作用下的抗震安全性研究

本文采用非线性地震波动分析方法，将坝体、地基、库水的强震反应作为满足体系中接触面边界约束条件的波传播问题求解，以坝体位移反应发生突变作为拱坝体系整体失稳判断准则，依据设计概率水平及实际可信超设计概率水平确定的地震动，对小湾拱坝的地震响应进行数值计算分析，给出其在不同水平地震作用下的抗震超载安全度。分析结果表明，该拱坝在实际可能发生的最大地震作用下，尚有1.3倍的超载裕度，其抗震安全性能满足设计要求。     

杨房沟水电站拱坝体形多目标优化设计

在充分认识杨房沟坝址地形、地质条件和工程特点,吸收前阶段研究成果和历次审查咨询会议意见的基础上,在总承包合同相关条款的约束下,采用多种计算分析手段和方法,对杨房沟拱坝建基面及体形开展了多目标优化设计研究工作。在优化设计工作中,从安全性、稳定性、经济性等三方面进行了定量和定性综合分析评价。分析结果表明:优化方案能充分利用坝基岩体条件,减小拱坝所承受的水推力,充分发挥混凝土优良的抗压性能,减小主要工况高拉应力值及其分布范围,进一步提高了拱坝-基础整体安全度、坝肩抗滑稳定性和抗震安全性,达到安全、经济、施工和运行方便的目的。相关优化方法与成果可为后续高拱坝体形多目标优化设计提供借鉴。     

Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡抗震稳定分析

参考国际水电工程的相关要求对以色列Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡进行抗震稳定分析。采用以色列英文版抗震设计规范SI 413—2013确定深厚覆盖层上坝体建基面加速度反应的峰值、加速度设计反应谱和时程输入加速度,进而采用美国规范ASCE 7-05和ICOLD等建议的三种常用拟静力法和拟动力法(Newmark滑块位移法)对建立在深厚覆盖层上的上、下库坝坡进行运行地震和最大设计地震下的抗震安全性复核。由不同允许滑动位移下的拟静力安全系数和坝坡地震滑动位移量计算结果可知,Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡均能满足OBE地震下坝坡位移小于5 cm的工程技术安全控制要求,坝坡抗震设计满足规范要求,上、下库坝坡在OBE和MDE地震下具备良好的抗震稳定性。研究成果对国际工程中深厚覆盖层上土石坝坝坡抗震设计和安全评价具有重要的参考价值。     

汶川地震中沙牌拱坝震情验证研究

本文针对汶川地震中沙牌拱坝的抗震表现,从推求坝址地震复原波、测定坝体混凝土材料实际强度两个方面力求使地震反应分析中的计算条件接近汶川地震中沙牌拱坝的实际情况,并在计算分析中通过调整拱坝接缝的初始强度取值,比对沙牌拱坝在汶川地震震后调查所体现的震损情况以推断震时实际的缝面强度。计算分析与实际抗震表现均验证了沙牌拱坝-地基体系具有较高的实际抗震能力,依据沙牌拱坝抗震表现分析了高拱坝体系较高抗震潜能的主要来源,说明遵照我国抗震规范精心设计施工的高拱坝—地基体系具有较大的抗震潜能。     

Seismic design of Xiluodu ultra-high arch dam

The 285.5 m-high Xiluodu Arch Dam is located in a seismic region along the Jinsha River in China, where the horizontal components of peak ground accelerations for design and checking earthquakes have been estimated to be 0.355g and 0.423g, respectively (g is the gravitational acceleration). The ground motion parameters of design and checking earthquakes are defined by exceedance probabilities of 2% over 100 years and 1% over 100 years, respectively. The dam shape was first selected and optimized through static analysis of the basic load combinations, and then adjusted after taking into account the seismic loads. The dam should be operational during and after the design earthquake with or without minor repairs, and maintain local and global stabilities during an extreme earthquake. Both linear elastic dynamic analysis and nonlinear dynamic analysis considering radiation damping, contraction joints, and material nonlinearity were conducted to assess the stress in the arch dam. The dynamic analysis shows that the maximum dynamic compressive stresses are less than the allowable levels, while the area with tensile stress over the limit is less than 15% of the dam surface and the maximum contraction openings range from 10 mm to 25 mm. The arch dam has sufficient earthquake-resistance capacity and meets the safety requirements. Nevertheless, steel reinforcement has been provided at the dam toe and in the zones of high tensile stress on the dam surface out of extra precaution.