水电工程抗震设计的地震动评价理论与方法

提出基于考虑断层模型的输入地震动评价理论,为水电工程的抗震设计和既有设施抗震复核时地震动输入(设定)提供一个有效可行的途径.该体系基于断层震源破裂模型,震源至评价场地的三维物理模型,根据差分法或波数积分法等地震理论计算与统计(经验)格林函数法的复合计算技术,进行建设场地和广域地区的地震动模拟,综合考虑了地震三个构成要素,即震源效应、传播途径和场地效应,具有明确的理论背景和可行性.符合抗震设计更为合理,同时又符合经济性的原则.该方法可提供模型区域所有地点的宽频地震动时程,对于水库下游和工程场地周围地区的抗震设防以及地震预警工作也提供了基础.     

考虑前期震动影响的紫坪铺面板坝震后抗震安全评价

围绕经受了＂5.12＂汶川大地震的紫坪铺大坝的震后加固,根据地震后最新核定的地震动参数,采用三维真非线性动力反应分析方法,进行了紫坪铺大坝震后抗震安全评价。紫坪铺大坝是经历了汶川大地震强震的,在进行震后的抗震计算和抗震安全性评价时,应当考虑前期震动的影响。采用试验研究和计算分析,研究了前期震动对大坝地震反应的影响,进行了设计地震下的大坝动力分析,从稳定、变形、面板防渗体系安全等多角度,对震后大坝的抗震安全性进行了评价,分析了抗震薄弱环节,对抗震加固措施提出了建议。所提出的抗震安全性评价方法以及有关规律和结论,可为工程设计和建设提供技术依据。     

不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析与评价

采用基于黏弹塑性模型的三维真非线性动力反应分析方法,进行了不同输入地震波作用下高土石坝地震反应分析。研究比较了在场地波、规范波、实测波三类不同输入地震波作用下高土石坝的加速度和动剪应力反应、地震残余变形、坝坡动力稳定性和大坝的抗震安全性。结果表明,在给定的三类不同输入地震波作用下,场地波作用下大坝的动力反应最大。整体来看,场地波作用下的计算结果相对保守,满足规范波作用下的安全性是最低要求,实测波选择上存在局限性。所提出的有关规律和结论,可为工程抗震设计提供技术依据。     

地震作用下海上风电联接变压器动力模型试验北大核心CSCD

海上风电联接变压器作为海上风电场的主要设备,其抗震安全性关系到海上风电场的平稳运行。针对海洋平台—附属电气设备在地震作用下的动力传递过程及楼层反应谱研究,以及电气设备的动力响应特性和自身薄弱部位研究,开展了变压器1∶10模型比尺的振动台模型试验研究;模型试验与数值仿真分析结果的对比表明,海洋平台的动力特性会显著影响传递至设备底部的地震加速度的低频部分;结构的应力薄弱部位发生在储油柜下方支架处。基于弹性相似的振动台缩尺模型试验可以反映原型结构的地震动响应特性,为附属设备的抗震反应谱研究提供依据,可以直接展示抗震薄弱环节。     

地震瞬态反应计算与结构位移反应谱研究

本文以小波变换和简谐地震反应的理论为基础,通过多分辨分析与线性调幅,推导了单自由度体系的地震瞬态反应计算公式,并结合反应谱的研究实现了地震瞬态反应的定量分析。研究结果表明,地震动可引起长周期结构很大的位移反应,且最大位移可能出现在结构的瞬态振动阶段,因而在抗震中不可忽略结构瞬态自由振动的影响。     

地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响北大核心CSCD

本文研究地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响,为此选用根据水工规范设计反应谱拟合而成的峰值加速度及速度相同,而峰值位移不同的两组地震动时程(每组35条)作为输入。在显式有限元结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,以小湾拱坝为例,统计分析两组地震动分别按顺河向垂直入射时小湾拱坝的地震动力响应,探讨峰值位移对小湾拱坝–地基系统地震反应的影响。计算结果表明地震动峰值位移对坝体的主应力、顶拱拱端的拱向应力及拱冠梁底部附近的梁向应力均有较显著的影响,对于坝体顺河向位移也有较大影响。因此,对高拱坝进行抗震安全评价及设计时,应考虑地震动峰值位移的影响。     

特高压电气设备抗震试验共振拍波适用性及合理地震动输入研究

为研究地震动输入共振拍波的频率与特高压电气设备频率不一致时对设备抗震性能评估结果产生的影响,通过理论分析与数值仿真,分析了共振拍波在特高压电气设备抗震试验中的局限性和不足之处。研究结果表明,特高压电气设备在地震作用下具有较强的非线性特征,试验过程中设备基频变化比较明显,选用共振拍波已不能达到与设备共振的目的。结合特高压电气设备的特点,提出了适用于特高压电气设备抗震试验的地震加速度反应谱,该反应谱的地震动力放大系数为2.5、特征周期为0.9 s,具有广泛的场地包络性,研究成果为特高压电气设备的抗震试验提供了依据。     

大岗山和溪洛渡高拱坝强地震损伤比较分析

采用损伤力学方法对大岗山抛物线型双曲高拱坝进行了强地震损伤破坏分析,获得了大坝的破坏状态和趋势,通过和大连理工大学抗震研究所对该坝模型的试验结果对比.验证了分析的合理性.为研究其他同类型高拱坝在相同强震下的破损响应,选取了溪洛渡高坝进行分析.借鉴大岗山高坝模型破坏试验和数值分析结果,对比分析获得了溪洛渡大坝的合理破坏趋势.研究获得两座高坝的损伤破坏模式和率性对坝体混凝土动强度的影响,分析结果可有效判断大坝的工作性态和了解大坝的抗震安全性能.本文工作为实际类似高拱坝设计、分析及安全评价提供了依据.     

基于某实例的中印地震反应谱比较

结合中国与印尼抗震规范(SNI1726:2012),通过对比各自规范体系的差别,分析得出相关地震参数的异同。基于某实例,根据水平地震作用计算的底部剪力法,绘制出两国抗震规范的地震反应谱曲线,对地震影响系数进行直观对比,并确定两国规范在抗震设计上的"包络"关系,以便为设计人员在今后国际工程抗震设计中提供参考。     

芦山7.0级地震及电力设施破坏原因分析

电力设施的抗震能力决定地震中电网的供电安全。根据芦山地震的特点和对电力设施震害的调查,结合对GB50260—1996及GB50260—2013《电力设施抗震设计规范》的设计谱、特高压电气设备抗震设计谱和芦山地震记录加速度反应谱的对比,分析电力设施,尤其是电气设备的破坏原因,进一步提出改进建议,希望尽快提高电气设备的抗震能力,确保我国电网的地震安全。     

芦山7.0级地震及电力设施破坏原因分析

电力设施的抗震能力决定地震中电网的供电安全.根据芦山地震的特点和对电力设施震害的调查,结合对GB 50260-1996及GB 50260-2013《电力设施抗震设计规范》的设计谱、特高压电气设备抗震设计谱和芦山地震记录加速度反应谱的对比,分析电力设施,尤其是电气设备的破坏原因,进一步提出改进建议,希望尽快提高电气设备的抗震能力,确保我国电网的地震安全.     

1000kV特高压交流电气设备抗震研究进展与展望

为提高特高压交流电气设备的地震安全性,对电气设备的抗震研究进行了归纳、分析及展望。结果表明:应以50 a超越概率2%的地震作为设防标准;明确了包络I0-III类场地特征周期的抗震设计标准反应谱,该谱由4部分组成,包括0~0.03 s区间的刚性段、0.03~0.1 s的直线上升段、0.1~0.9 s的共振平台段、0.9~6.0 s的曲线下降段;明确了抗震试验技术,包括包络特高压抗震标准反应谱的试验波、地震动激励输入方向、输入输出的容差控制、支架动力放大效应、基于安全系数的试验结果判定准则;提出了抗震性能计算分析方法,包括数值模型的建立、抗震计算、荷载组合方式及抗震性能评判;开发了阻尼减震技术,通过在设备及设备支架之间布置耗能阻尼器,达到了良好的减震效果。未来需要进一步研究的内容为:特高压主变设备抗震研究、互连设备抗震优化设计、复合设备抗震性能及抗震评估方法、特高压变电站整体抗震性能等。     

复合绝缘子倾斜支撑干式空心电抗器地震模拟震动台试验

为研究复合绝缘子倾斜支撑干式空心电抗器在地震作用下的机械结构特性,依托于榆横—潍坊1000 kV特高压交流输变电工程,对干式空心电抗器进行地震模拟震动台试验,并对各部件的加速度响应、应变响应以及位移响应结果进行分析。结果表明:1)地震模拟震动台试验时,电抗器上支架根部加速度放大系数为2.80,是各部件中加速度放大系数最大位置;2)荷载效应组合后,绝缘子计算应力最大值为35.73 MPa,安全系数为2.18,满足标准大于1.67的要求,是支撑体系最薄弱环节;3)抗震试验后,线圈本体通风条无掉落,绑扎带无断裂,防雨帽未掉落,星形架无变形,复合绝缘子表面无裂纹和破损,胶装位置无裂缝,抗震试验合格。该地震模拟震动台试验可为干式空心电抗器抗震特性方面的研究提供参考依据。     

考虑深厚覆盖层结构特性的场地地震反应分析研究

复杂深厚覆盖层的存在,使得从底部基岩输入的地震波在向上传播至结构-地基系统建基面时,地震动特性发生明显改变,进而显著影响其上修建结构的地震反应特性。本文针对峡谷区土石坝复杂深厚覆盖层场地条件,建立能够考虑覆盖层结构性沿竖直和水平方向都变化的场地地震反应分析模型,采用基于有效应力法的有限元分析方法,研究覆盖层结构特性对其地震动特性的影响规律。研究表明:河谷基岩地形条件、覆盖层的厚度、水平向上土层结构性变化、软弱层的存在以及场地上新建土石坝结构等,均会对覆盖层的地震动特性产生明显影响;覆盖层结构性对其地震动特性的影响规律相对复杂,覆盖层不仅使得地震动幅值显著变化,也使得输入地震动的频谱特性发生明显改变。     

基于Weibull分布的电瓷型电气设备地震易损性分析

电瓷型电气设备的高强瓷套管是其地震作用中的薄弱环节,具有较高的断裂易损性。为分析此类设备的地震易损性,从高强瓷材料的强度机制出发,确定了材料强度的Weibull分布形式和弯矩作用下尺寸效应计算公式,并结合基于反应谱法得到的地震作用随机参数,建立了震害为瓷套断裂的易损性分析方法。选取了某500 kV避雷器为例进行地震易损性分析,研究了地震动、场地条件、结构尺寸对设备易损性影响。分析方法可用于电瓷型电气设备瓷套强度计算、设备场地选址、结构抗震设计优化、震害风险预测等工作,为提高电网抗震能力,减少震害损失提供技术支持。     

安装剪切型铅减震器的特高压标准化避雷器地震模拟振动台试验

为提高特高压瓷质避雷器地震安全性,首先基于结构抗震优化方法,提出了特高压避雷器标准化瓷套结构设计方案,抗震安全系数由原结构在0.2g(g=9.81 m/s~2)水平地震动加速度试验得到的1.68提高至新结构在0.3g水平地震动加速度试验得到的1.73。然后基于剪切型铅减震装置性能参数,对特高压标准化瓷套避雷器进行了减震仿真分析。最后依据仿真分析结果确定的减震器型号,进行了安装减震器的特高压标准化瓷套避雷器地震模拟振动台试验,白噪声试验中减震结构相较于非减震结构基频降低了2.76%~4.15%,在水平地震动加速度0.4g和0.5g试验中地震安全系数分别为2.15和1.86。试验结果表明:特高压避雷器抗震性能提升可综合考虑结构优化与减震设计方法,且剪切型铅减震器的安装在正常使用情况下基本不对电气设备整体刚度产生影响。研究结果可为变电站电气设备抗震设计和试验提供参考。     

AP1000抗震裕度评价初步研究

2007年7月日本柏琦刈羽核电厂由于地震引发的放射性泄漏事故震惊核工业界，我国的相关部门发出文件要求国内核电厂进行系统及设备的抗震评价。鉴于以上背景并借三代核电技术引进之机，作者对AP1000的抗震裕度评价方法进行了初步研究，并在Risk Spectrum程序上建立了事件树和故障树模型对AP1000抗震裕度进行了校算。通过该研究，实践了核电厂抗震裕度评价的过程，并找到了开展抗震裕度评价的一种实用方法？为更深入地开展AP1000的抗震裕度研究和地震PSA研究积累了经验。     

地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响

本文研究地震动峰值位移对高拱坝地震反应的影响,为此选用根据水工规范设计反应谱拟合而成的峰值加速度及速度相同,而峰值位移不同的两组地震动时程(每组35条)作为输入。在显式有限元结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,以小湾拱坝为例,统计分析两组地震动分别按顺河向垂直入射时小湾拱坝的地震动力响应,探讨峰值位移对小湾拱坝–地基系统地震反应的影响。计算结果表明地震动峰值位移对坝体的主应力、顶拱拱端的拱向应力及拱冠梁底部附近的梁向应力均有较显著的影响,对于坝体顺河向位移也有较大影响。因此,对高拱坝进行抗震安全评价及设计时,应考虑地震动峰值位移的影响。     

发电厂汽水管道地震反应谱动力分析方法探讨

结合国内外电厂汽水管道应力计算设计规范和CAESAR II应力分析软件,对地震工况的反应谱动力分析方法进行了探讨,分析了管道抗震设计的设防标准并给出了边界条件设定、计算步骤、计算工况组合等方面的建议。文章认为,不应同时校验加速度反应谱与端点最大相对位移,而应按规范在校验一次应力和二次应力范围时分别予以考虑,并将管道允许最大应力值适当放大。     

基于汶川和芦山地震的沙牌坝址地震动输入研究

结合汶川地震和芦山地震后不同研究者给出的震源、传播路径和场地效应等相关参数,依据汶川地震中茂县地办(051MXT)台站和芦山地震中沙牌拱坝坝肩的基岩记录,采用随机点源方法和随机有限断层法经反复试算修正模型参数,重建汶川地震中沙牌坝址极端地震动的峰值加速度为262 cm/s2,平均加速度放大系数谱接近修编规范中场地类别为I0的标准设计反应谱。