基于黏弹性边界的渡槽结构地震动力特性分析

建立了双洎河渡槽地震动分析的数值仿真模型,编制程序实现了黏弹性人工边界法,并通过算例验证其正确性,黏弹性边界具有良好的波动能量吸收和耗散效果。考虑水体动力效应,基于黏弹性边界,进行渡槽结构地震动力特性分析。对渡槽结构的动位移和动应力分析表明:随着渡槽结构高度的增大,结构响应的加速度有增大趋势;支墩底部到槽身顶部,水平向加速度对结构的影响更加明显;槽身底板与支座相交处和支墩底部的动应力值水平较高,是地震动薄弱的集中区域,需加强局部配筋或支撑以增强抗震能力。     

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。     

岩-土交界面处超大直径过江盾构隧道地震响应特征

以武汉市三阳路超大直径过江“公铁合建”盾构隧道工程为依托,探讨了强震作用下岩-土交界面处隧道的损伤演化规律及地震响应包络特征。基于ABAQUS软件研发的动力有限元计算平台,建立了双隧道(含内部构件公路板与竖向隔板)-土体有限元模型,土体本构采用了修正的Davidenkov黏弹性动力本构模型,混凝土本构采用损伤塑性模型以模拟其开裂、损伤特征。计算结果表明:在岩-土交界面附近,盾构隧道衬砌的加速度、位移及应力响应均出现突变;由于隧道结构穿越了软硬土层,其破坏始于拱腰的退出工作,进而衬砌内部构件节点破坏,拱肩最后破坏;衬砌拱腰处的破坏区域均在岩-土交界面附近的软土层中;衬砌内部构件的存在使得超大直径衬砌拱侧的水平剪应力明显减小。     

混凝土重力坝在地震荷载下的稳定分析

采用混凝土损伤塑性本构模型,利用有限元分析软件ABAQUS进行混凝土坝的结构计算,分析某混凝土坝在地震荷载下的响应,分析结构的稳定性和任意荷载作用下结构的破坏情况.计算结构表明:采用混凝土损伤塑性本构模型,利用有限元分析软件ABAQUS进行混凝土坝的结构计算,可以更加直观反映混凝土坝的应力、应变和整个坝坡破坏发展过程....     

地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析

我国西南强震区建设有大量混凝土坝,复杂地形条件下地震波入射角度对混凝土坝动力响应影响较大,然而,目前相关研究以线弹性模型为主,在合理考虑坝体的真实破坏状态方面存在局限性。本文以Koyna混凝土重力坝为研究对象,建立三维非线性有限元分析模型,采用了基于黏弹性边界的地震波动输入方法,结合塑性损伤模型分别分析了地震P波和SV波斜入射下坝体的动力响应,并提出地震破坏评价模型对震后坝体损伤进行评估。研究表明,地震波入射角度及波型对坝体动力响应影响较大,P波入射下位移应力和损伤在60°时达到最大,SV波入射下在0°时达到最大,证明了考虑地震波入射角的必要性;采用塑性损伤本构结合损伤评价指标合理地反映了坝体破坏程度,并针对薄弱地区提出抗震设计改进。因此,在同类型工程的安全评价中应该综合考虑地震波斜入射和筑坝材料的非线性特征。     

地震待载作用下地下韵筋混凝土结构 报伤破杯模拟研究

综合运用钢筋混凝土和土体两种材料非线性本构模型,对某工程实例进行地震破坏的模拟研 究。分析结果表明,结构内部在强震作用下产生了混凝土开裂、钢筋屈服等损伤和破坏,通过与采用 弹性结构模型的计算结果进行对比,发现采用弹性结构模型虽然可以得到与非线性模型相近的结构位 移,但是会显著低估结构内发生的变形,并且无法准确指示结构内部发生损伤的部位。因此,采用非 线性结构模型分析地下结构的抗震安全性是非常必要的。     

基于不同本构模型的拱坝地震响应分析

基于线弹性本构、D-P本构和ABAQUS中的损伤塑性本构,对某拱坝进行动力响应对比分析。结果表明:在正常蓄水位下,采用损伤塑性本构时坝体的顺河向位移峰值最大、D-P本构次之、线弹性本构最小,且采用损伤塑性本构时坝体的顺河向位移响应最大值有滞后现象;采用损伤塑性本构坝体的应力峰值较其他两种本构坝体的应力峰值小,考虑材料的非线性后,应力值较线弹性本构和D-P本构更符合材料的实际承载能力;上游面的坝踵部位和下游面的两侧坝肩部位出现了不同程度的损伤,应加强这些部位的安全防护。     

大型渡槽结构随机地震反应与抗震可靠度分析

应用概率密度演化理论,分别研究了大型渡槽结构槽内水位变化以及水体与渡槽相互作用情况下的随机地震反应与抗震可靠度问题。分析结果表明,渡槽结构随机地震反应的概率分布呈现非规则分布,大型渡槽结构的随机地震反应与失效概率随着槽体内水位上升而显著增大。当槽体内水位一定时,考虑水体晃动对渡槽结构的影响,其地震反应却明显偏小,且抗震可靠度大幅提高。     

基于ALE方法的渡槽流固耦合数值模拟

地震作用下渡槽动力响应研究是渡槽抗震设计的关键环节。基于ALE理论,选用显式动力分析软件LS-DYNA,研究了地震作用下水体晃动产生的动水压力对渡槽槽身位移和应力的影响。结果表明:槽体结构的横向位移及应力随渡槽槽内水深的增加而增大;在横向地震波的激励下,槽身上部横向位移大于下部;在水体的晃动效应下,槽身底部应力较大。     

宜昌红星渡槽现浇混凝土双曲拱线形控制技术

在渡槽施工中，大跨度现浇钢筋混凝土拱肋的线形控制是施工控制的重点和难点。以宜昌市东风渠红星渡槽为例，介绍了大跨度现浇双曲拱肋施工中的线形控制技术、监控方法和采取的措施。施工采用支墩现浇法，通过预压处理消除支墩基础的沉降变形和支架自身的非弹性变形，并科学组织施工，成功控制了双曲拱肋线形，经通水加载后监测，线形符合设计和规范要求。     

我国渡槽结构典型破坏特征研究综述

为合理模拟渡槽损伤,客观评价渡槽结构安全,依据渡槽破坏实例,结合他人数值仿真、模型试验研究成果,归纳总结渡槽地震、风致、水毁、耐久性典型破坏特征。重点分析简支梁式渡槽桩基、支撑结构、槽身可能破坏模式。结果表明:桩基存在土体支承不足、桩身抗压能力不足、桩顶位移超限破坏模式;墩底易发生弯曲或剪切破坏,牛腿易剪切破坏,排架柱两端、连梁节点附近易破坏;槽身纵梁可能发生弯曲、剪切、弯剪组合失效,端横梁易损伤,底板跨中及两端、侧墙与肋板底部、上部拉杆易开裂;渡槽还存在开裂、碳化、剥落剥蚀、渗漏、钢筋锈蚀、接缝止水等耐久性破坏。     

混凝土坝坝体配筋抗震措施研究

已有研究表明,对混凝土坝抗震采用线弹性分析得到的最大拉应力远大于混凝土的抗 拉强度,在强震作用下,坝体将不可避免地产生开裂。本文以拉压应力损伤因子为内变量,采用混凝土塑性损伤模型,分析了坝体在地震荷载作用下的刚度退化以及在多维应力状态下拉应力引起的损伤破坏。在抗震措施方面,文中研究了塑性损伤模型的配筋模拟,并针对印度Koyna坝的震害情况,根据配筋前的塑性损伤分析,设置了两种不同的配筋方案,据此进行了塑性损伤动力分析,给出了配筋前后坝体的拉应力损伤因子分布及坝顶动位移响应。通过计算比较了配筋前后坝体的拉应力损伤因子分布范围及坝顶动位移响应,结果说明,配筋抗震措施能够明显地减小坝体损伤区的范围,显著限制坝体损伤区的扩展与贯穿,有效地改善了坝体的抗震性能。     

U形渡槽流固耦合动力作用研究

为了研究强震下渡槽的流固耦合动力作用,本文首先用VOF模型验证了渡槽内水体响应的非线性,然后通过位移有限元方法建立了U形渡槽流固耦合模型,并根据地震作用的特点构造了一组Ricker子波,分别计算了刚、柔性槽体模型的动力时程响应。计算结果表明,渡槽流固耦合动力作用的强度主要受流体晃动频率、槽体自振频率两个因素控制,当外界激励的频率接近这两个频率时,渡槽的流固耦合动力作用将变得十分显著;当激励频率达到水体晃动频率的2倍时,水体主要运动方式将由表面晃动转变为整体惯性运动;地震作用下水体动力响应的非线性可以忽略。这些现象在渡槽抗震设计中应当引起足够的关注。     

大型渡槽流固动力耦合效应试验研究

以南水北调工程穿黄箱形渡槽为研究对象,采用大比尺水弹性振动渡槽模型在水平振动台上进行试验,研究了地震作用下和谐激励下水体与槽体相互作用效应和机理,并将试验结果和Housner模型计算结果进行了对比分析.结果表明流固耦合作用对渡槽结构的动力特性、振动位移和动应力响应以及槽内水体的动水压力特性有很大影响,弹性槽壁上的动水压力远大于刚性槽壁上的动水压力.试验条件下,由槽内水体晃动产生的动水压力很小.基于研究结果最后对Housner模型在抗震分析中的应用提出了修正建议.     

强震作用下重力坝损伤机理研究

文章以华北平原某混凝土重力坝为例,采用混凝土塑性损伤模型(CDP),以坝顶相对位移及损伤耗散能为参数,对不同峰值地面加速度(PGA)水平以及1.9倍设计地震动强度下重力坝的损伤破坏形态进行数值模拟,对重力坝进行横向、纵向2个角度的损伤分析,研究混凝土重力坝的抗震破坏机理和损伤演化过程,为大坝抗震设计和抗震性能评估提供参考。     

混凝土坝抗震加固中钢筋混凝土的动力本构模型

基于复合材料细观力学和混凝土塑性损伤理论,针对混凝土坝抗震钢筋的分布形式和钢筋混凝土材料的力学特征,提出了钢筋单方向分布情况下钢筋混凝土材料的等效模量、等效强度的简化公式,在此基础上建立了整体式钢筋混凝土动力本构模型,并以Koyna坝为例,根据配筋前坝体的地震塑性损伤分析设置了配筋方案,分别运用整体式和分离式钢筋混凝土动力本构模型对该坝进行配筋计算,并进行了三维非线性地震响应时程分析,得到了两种不同配筋条件下坝体的拉应力损伤因子分布及坝顶动位移响应。结果表明,两种模型计算结果比较接近,配筋抗震措施能够明显地减小坝体损伤区的范围,整体式钢筋混凝土动力本构模型在满足计算精度的前提下可提高计算效率、简化模拟计算。     

大跨度拱肋模板施工控制措施

跨度长、矢高大的拱式结构在一次浇筑成型时,拱式模板受到外力的作用下会产生向上的位移,因此,拱式结构对模板及其加固体系有很高的要求。该文介绍了旗岭渡槽拱肋模板加固的施工控制措施。     

强地震作用下高拱坝的破坏分析

结合混凝土静动态试验,根据连续损伤力学中能量等效原理和有效应力概念,建立了能反映混凝土动态情况下多轴弹塑性损伤破坏模型,该模型考虑了多轴损伤变量和应变率的影响。采用本文模型对强地震作用下(峰值地震加速度为0.557 5g)大岗山拱坝动力响应进行了数值模拟,获得地震全过程拱坝拉损伤、压损伤、总体损伤模式和应变率响应。分析表明,大坝破损的主要原因是由于混凝土的拉伸作用,所得到的大坝破坏模式和模型试验结果一致;大坝不同部位有着明显不同的率响应,其将很大程度上影响坝体混凝土的动态性能。借助损伤力学理论评价了大坝强震后的安全性,结果显示大坝在经历强震作用后总体损伤不大,但坝体存在抗震薄弱部位,设计和施工中应注意采取措施处理。     

强余震对主震受损重力坝非线性动态响应的影响

大量震害实例表明,一次大的主震之后往往会引发大量的余震,而强余震将对结构产生额外的损伤累积破坏。本文中利用能考虑混凝土软化特性并可反映实际损伤耗散的混凝土塑性损伤本构模型,采用Lagrangian算法,考虑库水与大坝和地基之间的动态相互作用,并验证了耦合模型的可靠性;同时对单个主震、单个余震以及主余震序列作用下混凝土重力坝的损伤累积破坏效应进行分析,从大坝损伤、位移响应及损伤耗散能等方面探讨了强余震对主震受损大坝非线性动态响应行为的影响。结果表明,强余震对主震受损大坝的抗震性能具有重要的影响,为此需要提高大坝的抗震性能水平,在大坝抗震设计中应给予重视。     

海南牛路岭灌区工程高大跨度拱式渡槽抗震性能分析

高大跨度拱式渡槽因其跨越能力大、整体性强且能适应复杂多变的地形而日益广为采用,但是大输水流量设计使得其结构头重脚轻的特点更加明显,对地震作用、风荷载及结构自身的变形更为敏感,结构强度和稳定性问题尤为突出。结合牛路岭灌区跨径106 m的高大跨径拱式渡槽工程实际,通过建立整体有限元模型,对渡槽动力特性、地震响应和不同施工阶段进行了结构稳定分析。结果表明：槽身、拱圈受力状态良好,拱座处高墩架下部为刚度薄弱、局部易开裂、失稳的部位,在渡槽设计中应予以重视;结构整体强度和稳定性满足相关规范要求。研究成果可为类似工程设计和渡槽类设计规范细则的制定提供参考。