考虑强震能量持时的混凝土重力坝损伤累积效应研究

地震动持时对大坝的损伤演化有显著影响,但目前在多向地震动持时方面的研究较少。为综合考虑多向地震动持时对重力坝累积损伤的影响,以某重力坝为研究对象,考虑混凝土的塑性损伤模型,分别考虑单一水平向、水平向和竖向两向地震动作用,采用综合能量持时公式研究综合能量持时对大坝损伤累积效应的影响,以及不同强度阈值范围的能量持时与大坝损伤指标之间的相关性。研究表明：能量持时对大坝的损伤破坏有显著影响,长持时的地震动会对大坝造成更严重的损伤破坏;竖向地震动作用会加剧大坝损伤破坏,进行大坝动力计算时应考虑地震动竖向分量的影响;15%~85%强度阈值范围的能量持时与损伤指标之间的相关性最优。研究成果可为大坝抗震设计提供参考。     

基于分数阶模型的重力坝动力可靠性研究

我国西部中小型大坝数量较大, 大坝安全问题严峻。目前, 国内外多用较为保守的拟静力法计算大坝可靠度。针对该方法存在的缺陷, 提出了一种基于分数阶模型的重力坝动力可靠性计算方法。首先, 考虑混凝土存在老化现象, 引入了分数阶模型。为了求解分数阶模型, 采用了 Outaloup 滤波器和状态方程模式。其次, 为了反映动力时程可靠性, 相对位移转角被用来作为功能函数。再次, 采用 Monte 2Carlo 法计算时程响应, 通过 K 2S 法检验位移分布模式, 进而推导了可靠性计算公式。最后, 采用 Matlab 进行编程, 计算大坝可靠度。在与拟静力法的计算结果进行对比分析后发现, 本文方法所得结果较大, 可靠度较高, 更为精确。     

考虑强震持续时间的混凝土重力坝损伤累积研究

利用混凝土塑性损伤模型和塑性损伤力学的方法分析了混凝土重力坝在不同强震持续时间(强震持时)作用下的非线性损伤累积破坏效应,并根据大坝局部损伤评价指标和整体损伤评价指标对大坝损伤累积破坏程度进行了评价。分析结果表明:地震动强震持续时间对混凝土大坝损伤累积破坏有重要的影响,地震动强震持续时间越长,混凝土大坝损伤累积破坏越大;根据局部损伤评价指标可以有效地判定大坝抗震薄弱部位在大坝中上部,并且大坝整体损伤累积破坏指数可以反映地震动作用下大坝的整体损伤累积破坏程度,从而有效评价混凝土大坝的抗震性能,为混凝土大坝的抗震设计提供科学依据。     

地基材料对重力坝动力损伤特性影响研究

以Koyna重力坝为例,分别建立坝体-地基整体塑性损伤模型、坝体损伤-地基线弹性模型及坝体损伤-地基弹塑性模型,从坝体损伤分布及坝体损伤耗能两个方面出发,研究不同地基材料对坝体动力损伤特性的影响。研究结果表明,若仅考虑坝体的塑性损伤,而地基为线弹性或弹塑性材料,震后除在坝体折坡处出现贯穿上下游的裂缝外,坝踵部位的混凝土也会出现损伤开裂,若同时考虑坝体地基的整体损伤,坝踵部位混凝土不会出现损伤开裂现象;考虑地基线弹性时,坝体产生的损伤耗散能要远大于其余两种模型;考虑地基弹塑性时,坝体产生的损伤耗散能略大于考虑地基塑性损伤下的坝体损伤耗散能,说明考虑地基塑性损伤时计算出的坝体损伤程度最小,地基弹塑性其次,地基线弹性时计算出的坝体损伤最为严重。     

考虑库水可压缩性的重力坝地震动力响应分析

为研究库水压缩性对坝体动力特性的影响,以某重力坝为例,建立4种不同库水作用有限元模型。对比传统的附加质量模型、折半修减的附加质量模型和忽略库水压缩性模型得到的坝体自振频率、坝体关键部位峰值应力与位移及坝面的动水压力分布,表明:附加质量模型在一定程度上夸大了水体的作用,导致坝体的基频降幅最大,增大了坝踵部位的峰值应力,对坝体中上部的动水压力有明显的放大现象,但对坝顶位移有一定的削弱;可压缩库水模型可以更好地反映库水与坝体之间的相互作用,因此在计算中不应忽略库水的可压缩性影响。     

混凝土重力坝动力弹塑性损伤安全评价

本文利用能考虑混凝土软化并可反映实际损伤耗散的模型,对结构进行动力损伤分析,用损伤量这一表明材料或结构渐进破坏的指标,并结合结构应力重分布,对大坝进行地震安全评价。对Koyna坝动力弹塑性损伤分析结果表明,大坝的最大拉应力、最大压应力和损伤分布与Koyna大坝实际破坏情况大致相符,验证了计算模型的有效性。将其应用于三峡大坝的一个非溢流断面,得到地震作用下的弹塑性损伤响应,并据此评价大坝结构的安全性能和超载潜能。研究表明,利用损伤力学进行混凝土重力坝安全评价将取得较合理的结果,损伤是除应力之外对结构安全评判的可信指标。     

库底淤积层对重力坝动力损伤的影响研究

为真实反映出库水及沉积层对重力坝多耦合体系的影响,文章将库底淤积层考虑为黏性、大密度可压缩流体,同时考虑到坝体混凝土在超出其抗拉压强度的外荷载作用时表现出的强非线性性质,用混凝土损伤模型模拟重力坝坝体的动力损伤,据此建立了能够合理反映坝体混凝土动态损伤演化过程的多耦合仿真模型.基于Koyna重力坝工程,以库底淤积层厚度...     

考虑材料参数空间变异的重力坝地震损伤分析

由于施工质量不均匀和混凝土自身的非均质性,因此重力坝坝体混凝土材料强度具有空间变异性。利用对数正态分布随机场模拟混凝土参数的空间变异性,采用中心点法将参数随机场离散为一组相关随机变量,通过结构空间位置和相关距离构建了自相关函数、得到相关系数矩阵。采用Cholesky方法分解相关系数矩阵并线性变换,通过n维独立标准正态分布样本矩阵生成n维相关对数正态分布样本矩阵,实现了混凝土材料参数空间变异性的抽样模拟。对印度Koyna重力坝的地震损伤分析表明,考虑混凝土参数(特别是抗拉强度)的空间变异性后,坝体损伤程度加重,坝顶位移振幅减小,坝顶垂直残余位移增大,因此在重力坝抗震设计中应考虑材料参数空间变异性的影响。     

某重力坝考虑混凝土拉压损伤的地震响应分析

本文结合某实际重力坝工程,采用有限元软件ABAQUS的混凝土材料塑性损伤本构模型模拟了其混凝土材料在地震荷载作用下拉压损伤、拉压转换的全过程,并通过地震超载的方式使混凝土重力坝逐步达到极限状态,探讨了混凝土重力坝拉压损伤演化过程和变化趋势。通过与仅考虑混凝土受拉损伤在不同地震超载系数下的计算结果对比,还考虑混凝土受压损伤对重力坝强震破坏过程和极限抗震能力分析的影响。研究结果表明,同时考虑拉压损伤和只考虑拉损伤的极限抗震能力相同,且重力坝的强震损伤极限状态主要是由受拉损伤控制,同时在多轴应力状态下,拉压损伤有可能在同一部位同时出现。     

考虑结构-地基交互作用的重力坝深层抗滑动力稳定性研究

我国大坝多建于高地震区域的中西部地区,对其进行抗震分析十分必要.文章以重力坝为研究对象,考虑到坝基岩体多存在软弱结构面和缓倾角裂隙等,着重研究地震作用时的重力坝深层抗滑稳定性.为了反映无限地基对结构的影响,文章采用在结构-地基交界面处附加弹簧和阻尼的方式进行处理,其中,在确定弹簧刚度和阻尼参数时采用了阻尼抽取法.这样处...     

重力坝的动力分析

一、引言按动力分析确定重力坝的地震荷載时,应計入其作为大体积混凝土水工建筑物的特点,这些特点是:(1)庫水、坝体变形条件及地基变形的影响,(2)考虑竪向振动。关于坝体滿庫时的振动,严格地耕,应将坝体及庫水作为一个振动体系来考虑,在用广义座标求解此問題时,地震荷載可以通过坝体空庫时的自振特性来表达。在实际应用中,有将庫水影响作为坝体附加貭量計入的。为此,需确定动水压力值,日本小坪清真并給出了計入坝面弹性变形的較为完善的計算公式。所以,問題可归結为求解坝体     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

为了揭示重力坝坝基体系地震破坏过程,需要同时考虑坝体和地基的损伤破坏。本文建立了较为完整的重力坝-地基-库水非线性动力分析模型,同时利用笔者开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度Koyna坝震害,研究了坝体和地基岩体均采用损伤模型重力坝地基体系的地震破坏过程。作为比较分析,对坝体采用损伤模型、地基采用Drucker-Prager弹塑性模型进行了重力坝地基体系的地震破坏研究。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和Drucker-Prager弹塑性模型,得到不同的破坏模式。坝体地基均采用损伤模型模拟的结果与实际震害接近,能更好反映重力坝地震损伤破坏。     

考虑水力劈裂效应的重力坝坝踵裂缝稳定分析

混凝土重力坝坝踵开裂是重力坝常见的现象,由于高坝缝内存在较高的扬压力,水压的劈裂作用有可能驱使裂缝进一步扩展,严重影响坝体的安全性。基于大型有限元分析软件,建立重力坝数值分析模型,人为在坝踵附近设置不同深度的裂缝,分析不同位置、不同裂缝深度、不同缝内水压分布作用下裂缝的稳定性,以分析水力劈裂效应。研究结果表明,坝踵附近裂缝多处于压剪复合断裂模式,但在缝内高水压作用下,有可能变为拉剪复合断裂,也极易失稳扩展;随着裂缝长度的增加,水力劈裂效应愈加显著。     

重力坝与坝基体系地震损伤破坏分析

摘要：为了揭示重力坝坝基体系地震破坏过程,需要同时考虑坝体和地基的损伤破坏。本文建立了较为完整的重力坝-地基-库水非线性动力分析模型,同时利用本文开发的程序模拟了重力坝地基体系的地震破坏。结合印度柯依那（Koyna）坝震害,研究了坝体和地基岩体均采用损伤模型重力坝地基体系的地震破坏过程。作为比较分析,研究了坝体采用损伤模型地基采用Drucker-Prager弹塑性模型重力坝地基体系的地震破坏。计算结果表明,地基分别采用损伤模型和D-P弹塑性模型,得到不同的破坏模式。坝体地基均采用损伤模型模拟的结果与实际震害接近,能更好反映重力坝地震损伤破坏。     

考虑地震动力响应的复杂地基碾压混凝土重力坝分缝优化研究

为了探究高碾压混凝土重力坝横缝切割对坝体抗震性能的影响,以高地震烈度、砂泥岩互层地基的巴基斯坦玛尔水电站碾压混凝土重力坝工程为研究对象,通过建立三维整体有限元模型,并引入自编黏弹性动力边界程序,分别计算了设计地震、最大可信地震(Maximum Credible Earthquake,MCE)作用下,输入规范波、场地波、Koyna波时坝体的动力响应及差异;通过模拟横缝切割 1/3 高度、2/3 高度和全分缝 3 个对比方案,并以承载能力极限状态设计式定义的比值为依据,综合评价了碾压混凝土重力坝抗震安全状态.结果表明:当输入波为规范波时,在MCE作用下,横缝切割 1/3 高度和2/3 高度方案坝基面的抗力效应比系数(η)均大于 1,全分缝方案下ηmin =0.91,且总计6 次在0.6s时长内η值均小于 1,经综合考虑,横缝切割2/3 高度可作为施工推荐方案.研究成果可为高地震烈度、复杂地质条件下的碾压混凝土重力坝工程优化布置提供参考.     

重力坝地震动力可靠度分析方法研究

本文介绍了一种重力坝地震动力可靠度分析方法，方法简便适用，具有一定的理论和实际意义     

考虑纵缝影响的重力坝静动力荷载组合作用分析

将时间显式积分动力有限元方法与黏弹性动力人工边界理论相结合,建立了有纵缝混凝土重力坝坝体-地基系统的非线性动力反应计算分析方法。同时,采用动力学方法求解静力作用效应,解决了含接触非线性问题的重力坝坝体静、动力荷载组合作用效应的计算问题。文中采用该方法分析了某混凝土重力坝的纵缝对坝体静、动力力学特性的影响程度,明确了纵缝的存在是影响坝体抗震安全性的不利因素,从而也验证了方法的可行性和有效性。     

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。     

重力坝泄洪脉动动力响应特性及疲劳损伤分析

高混凝土坝工程在长时间泄洪过程中产生的脉动荷载会使坝体应力场产生周期波动,可能会导致坝体混凝土产生疲劳损伤甚至破坏。针对这一问题,将数值模拟与泄洪模型试验相结合,提出了一种泄洪脉动作用下重力坝疲劳损伤分析的方法。结合西南某工程,针对一次泄洪脉动作用下溢流坝段的结构动力响应特性与混凝土的疲劳损伤特征开展了研究分析,得出了泄洪脉动作用下重力坝易产生疲劳损伤的区域与损伤特征。