地基辐射阻尼和库水对拱坝非线性地震响应的影响

针对拱坝坝体—地基—水库系统的动力计算分析,采用考虑无限地基辐射阻尼、坝体横缝非线性和自由场输入的模型程序,以溪洛渡拱坝为工程实例,对不同库水位下,考虑或不考虑地基辐射阻尼的工况进行了系列的计算对比研究。研究结果显示,低水位是横缝开度控制工况,高水位是坝体应力控制工况;对所有水位,地基辐射阻尼都带来坝体地震响应的全面降低,但不影响反应的总体规律。     

坝体材料非线性对坝基深层抗滑稳定影响分析

结合亭子口水利枢纽升船机上闸首坝基深层抗滑稳定研究,采用非线性有限元法对坝基软弱夹层及抗滑齿槽受荷破坏过程进行了计算分析。为考证齿槽周边坝体混凝土是否会先于软弱夹层屈服,考虑坝体材料为非线性本构关系,并将计算成果与坝体材料为线性本构关系的结果进行比较,分析认为坝体为非线性材料时计算出来的安全系数较小。计算表明,升船机上闸首在设置抗滑齿槽后,整个坝基系统的安全系数较高,坝基深层抗滑稳定是安全的。     

地基条件对重力坝坝体应力的影响

地基条件对重力坝坝体应力有较大的影响,对这一问题的分析研究至今还是不够的。目前在重力坝设计中,仍主要采用比较简单的材料力学方法。这种方法既不考虑地基的作用,也不考虑坝踵和坝趾的应力集中,结果算出的坝体应力,在1/3坝高范围内与实际情况有较大出入。为此,本文对岩基上的重力坝,采用平面有限元法计算分析了地基条件对坝体应力的影响。所考虑的地基条件包括地基渗流、地基自重、地基刚度和坝踵裂缝开展。计算分析系结合一项生产任务进行的。计算实例坝高112米,网格布置如图1所示。计算时坝体作为平面应力问题,地基作为平面应变问题。     

拱坝非线性地震响应

本文叙述拱坝在强烈地震响应时,可能发生的非线性机理的试验研究。文中讨论了在振动台上进行模型试验时所观测到的三种非线性型式:坝段接缝张开,悬臂梁开裂,以及上游坝面处库水发生的气穴。用模拟原型坝一薄片水平断面的拼接拱圈模型试验说明坝段接缝开裂现象;用重力坝断面模型研究悬臂梁的开裂和库水在坝面处气穴机理。研究的主要结论是:振动台试验提供了一种研究混凝土拱坝非线性地震响应并包括真实破坏机理的实用手段。     

地基刚度对拱坝坝体应力的影响

本文针对二滩拱坝地基的特点,分析研究了不同均匀地基、两岸不对称地基以及局部低变模地基对坝体应力的影响。分析表明,地基变模对坝体应力的影响是很显著的,其影响程度并不亚于河谷形状对坝体应力的影响。     

地基辐射阻尼对高拱坝非线性地震反应的影响

本文建立了一种拱坝-地基-库水系统地震反应分析的非线性有限元模型,可以同时考虑无限地基的辐射阻尼、坝体混凝土损伤开裂非线性和坝体横缝非线性等影响高拱坝地震反应的关键因素。利用所建立的有限元模型,以我国拟建的大岗山高拱坝为例,分析研究了地基辐射阻尼对坝体混凝土损伤开裂和坝体横缝开度的影响。结果表明,地基辐射阻尼可以明显减小强地震荷载作用下,坝体中上部的损伤开裂程度和坝体横缝的最大张开度,并改变其分布规律。     

无限地基中断层对混凝土大坝地震响应的影响

现有的结构-地基动力相互作用分析方法很难同时模拟地基的无限特性和非均质特性。基于比例边界有限元方法（Scaled Boundary Finite Element Method,简称SBFEM）,充分发挥其能够模拟延伸至无限远的复合材料,但不用离散材料之间的交界面的优点,主要分析了无限地基中断层对混凝土重力坝、拱坝的地震响应的影响。结果表明,断层的存在会对大坝的地震响应产生不同程度的影响,能够引起应力的重分布甚至严重的应力局部集中,所以在大坝抗震设计中和抗震安全评价中应该引起足够重视。     

地基弹性模量对拱坝坝体应力的影响研究

为了探究地基弹性模量对拱坝的影响,通过改变地基弹性模量的大小,研究坝体与地基接触部位的应力变化情况。采用ANSYS有限元分析法,建立拱坝整体有限元模型,选取正常蓄水加温度荷载的工况进行计算。结果表明:随着地基弹性模量的增大,坝体与地基相交处的最大主拉应力和最大主压应力均呈逐渐增大的趋势,但两者的变化幅度均逐渐变缓慢。该研究结果可以为拱坝坝址的选取提供一定的参考作用。在距离坝体边缘大于20 m(约为0.14倍坝高)时,地基的弹性模量对拱坝坝体应力应变的影响就会变得很小,这可以为改善坝基地质条件而采取的地基处理范围提供一定参考。     

高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析

为了进行高拱坝的地震风险分析,引入幂指数函数的形式来描述地震危险性曲线,结合概率地震需求模型和地震易损性曲线函数,推求了概率地震风险分析解析函数。基于此,以实际工程为例,开展了高拱坝-地基体系整体稳定概率地震风险分析。在概率统计框架下,以高拱坝-地基系统整体抗震稳定安全评价为研究目标,在考虑坝基岩体内控制性滑动块体滑裂面力学参数不确定性基础上,构建了概率地震风险分析模型,得到了基于残余滑动位移的高拱坝-地基体系年超越概率曲线。从而给出了设计基准期限内,高拱坝-地基体系整体地震稳定达到不同性能水平的概率,为其在极限地震下的抗震安全评价提供依据,同时为现有基于准则的混凝土坝抗震安全决策转向基于风险概率的安全决策提供科学依据。     

动水压力及其对坝体地震反应影响的研究进展

由于大坝事故可能产生的灾难性后果，合理确定地震时坝面动水压力是地震区新建坝设计和已建 坝安全评估的一个重要因素。自从Westergaard(1933)的创造性研究开始，许多研究者对坝面动水压力及其对坝体地震反应影响进行了研究。由于计算工具和计算方法的局限性，在初期的研究中一般都采用简化模型，假定坝体和地基为刚性，分析刚性坝面动水压力。随着计算机性能的不断提高，多种数值方法开始广泛应用于分析坝面动水压力，坝面动水压力分析的计算模型不断完善，逐步考虑了坝体和库水的动力相互作用、地基柔性的影响、库水可压缩性的影响、库底淤积泥砂层的影响以及非线性反应的影响等。本文详细回顾了上述几方面的研究进展，总结了库水的可压缩性、坝体、库底淤积砂层、地基等因素对地震时坝面动水压力影响的研究成果。     

带横缝拱坝的非线性地震响应

本文运用非线性有限元方法研究了具有横向建筑缝的拱坝在地震作用下的响应，模拟了横向建筑缝的连续，张开，闭合，相对滑移等多种受力状态，并给出了算例。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基，空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明，考虑坝－库水－地基相互作用，坝体自振频率降低了３２％，坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此，正确的确定重力坝的地震反应，必须考虑坝－库水－地基的相互作用     

上-下部结构相互作用对水电站厂房地震响应的影响研究

为了探究上-下部结构相互作用对水电站地面厂房地震响应的影响,基于工程实例,针对当前普遍应用的简化分析方法,确定了4种方案对比分析下部结构的放大效应、上下部结构的耦联以及下部结构混凝土材料采用线弹性本构模型对厂房结构地震响应的影响。结果表明:不考虑下部结构放大效应或者不考虑上下部结构耦联会使厂房结构的地震响应偏小且偏差较大,据此设防将不利于结构的抗震安全;不考虑下部结构混凝土材料的塑性力学行为时,厂房结构的地震响应偏大但较为接近真实值,进一步比较结构的各项能量分配和受拉损伤演化过程,此方案上部结构的塑性变形耗能和损伤耗能均减小,损伤范围也减小,下游墙体的损伤程度却更为严重,但结构破坏模式相似,均为上下部结构的相交部位发生损伤破坏,所以认为应用此方法做抗震简化分析能够较为准确地反映上-下部结构的相互作用,并且有利于水电站地面厂房的抗震安全。     

重力坝─库水─地基动力相互作用对坝体的影响

用动力有限元方法研究了在刚性地基、弹性地基,空库、满库情况下三峡重力坝动力特性及地震动力反应。结果表明,考虑坝-库水-地基相互作用,坝体自振频率降低了３２％,坝体地震动应力大小及分布均发生了明显变化。因此,正确的确定重力坝的地震反应,必须考虑坝-库水-地基的相互作用     

尼泊尔地震对定日古建筑地基的影响

2015年4月25日尼泊尔(北纬28.2度,东经84.7度)发生8.1级地震,西藏定日县受损较为严重。为了调查古建筑地基在地震中的稳定性对建筑的影响,通过实地勘测,然后运用地基的抗剪强度计算其稳定性,并运用ANSYS数值模拟加以验算,得出定日古建筑地基在6-7度之间开始破坏。     

鲁地拉重力坝坝基非线性对坝体极限抗震能力的影响研究

本文以鲁地拉水电站重力坝为例,采用线弹性模型和损伤塑性模型研究了重力坝坝基非线性对坝体极限抗震能力的影响,以坝体顶部折坡处的损伤区贯穿为"破坏"依据,计算了坝体"破坏"前所能承受的最大地震荷载。结果表明:地基线弹性模型和非线性模型得到的结果分别为1.6倍设计地震和2.2倍设计地震。对比分析可知,考虑地基非线性影响能够显著降低重力坝坝体折坡处的损伤分布,近而可以更好地模拟坝体结构本身的抗震承载能力。     

坝体-地基-库水系统的动力有限元分析及其应用

基于有限元耦合声-结构方法(The coupled acoustic-structural method,CAS),结合阻抗边界条件,流体采用ABAQUS声学介质模拟,建立了有限元-无限元耦合的坝体-地基-库水系统的数值模型.该方法可对库底吸收边界条件、库水表面重力波和库尾辐射边界条件进行模拟.作为工程实例对满库Kon...     

坝体材料分区对高面板堆石坝应力变形的影响

300 m级高面板堆石坝合理的坝体材料分区是坝体变形控制的主要措施之一。以某300 m级高面板堆石坝为例,考虑坝体填筑分期和坝体材料分区形式,建立有限元模型,采用数值分析方法研究了300 m级高面板堆石坝坝体不同材料分区对坝体应力变形的影响。通过拟定坝体不同的材料分区方案,比较了各方案下坝体的应力变形情况,结果表明:设置顶部增模区,缩小次堆石区范围,即主次堆石区分界线以一定坡比倾向下游的坝体材料分区设计对坝体变形控制有利。