宝泉浆砌石重力坝三维有限元动力分析

考虑地震动水压力作用和地基弹性的影响,采用《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）推荐的振型分解反应谱法,对宝泉浆砌石重力坝进行三维有限元动力分析．计算结果表明,大坝整体上的应力和位移能满足抗震设计的要求．在坝踵局部区域、范围很小的拉应力不会影响大坝的安全．     

基于设定地震场地相关反应谱的面板堆石坝动力计算

结合NB 35047-2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》,重点研究了基于规范标准设计反应谱、场地反应谱及设定地震的场地相关反应谱确定的动参数下面板堆石坝坝体的动力响应。依托于某面板堆石坝,计算了在上述三种反应谱下坝体的加速度响应、动位移、永久变形、坝坡塑性累计滑移量等指标。计算结果表明:采用设定地震的场地相关反应谱得到的坝体抗震各项指标均高于规范标准设计反应谱和场地反应谱,采用规范标准设计反应谱和场地反应谱确定的动参数进行面板堆石坝的抗震计算结果偏于保守,为面板堆石坝的抗震计算及设计提供参考。     

基于新、旧规范的混凝土重力坝地震响应对比

大坝的抗震计算是设计人员所关注的重点问题,由于最新行业标准GB 51247-2018《水工建筑物抗震设计标准》对标准设计反应谱曲线进行了修订,为了能够准确对比新旧标准的反应谱对坝体造成的影响程度,文章综合应用反应谱法和时程分析法计算了混凝土重力坝典型坝段的地震响应应力,结果显示新规范下大坝重要部位的应力有所增加,结构抗...     

向家坝升船机的抗震计算

在论证向家坝升船机抗震设防标准的基础上，分别用《水工建筑物抗震设计规范》的标准谱、柯依那(Koyna)地震波和帕柯以玛(Pacoima)震波计算反应谱对向家坝一级全平衡重垂直升船机塔楼结构进行了振型叠加的动力反应分析和相应的静力计算．结果表明，升船机塔楼结构的动位移、动应力和静动综合反应满足设计要求．     

基于不同设计反应谱的高拱坝动力特性研究

采用动力法计算地震作用效应时,设计反应谱是地震动的重要参数。目前SL 203—97《水工建筑物抗震设计规范》和NB 35047—2015《水电工程水工建筑物抗震设计规范》两本抗震规范标准设计反应谱不同。文章以某高拱坝为例,采用不同设计反应谱生成的人工波,对大坝进行动力分析。研究成果表明:利用两种规范标准谱人工波计算出的坝体应力和横缝张开度规律一致,SL 203—97规范标准谱人工波计算得出的坝体拉应力较NB35047—2015规范标准谱减小超过25%,压应力减小10%～20%,横缝张开度减小30. 5%,研究成果为高拱坝进行抗震安全评价提供依据。     

碾压混凝土重力坝抗震性能的ANSYS分析

对某碾压混凝土重力坝二维模型进行了有限元分析,静力情况下,计算了大坝3种不同运用状态下的应力——应变情况;地震情况下,采用响应谱方法计算了正常蓄水位下最大地震动位移和最大扭曲,且均出现在坝顶。     

随机地震动输入模型研究及渡槽抗震分析

在平稳地震动过程的Kanai-Tajimi模型和Clough-Penzien模型的基础上,分别建立了2种全非平稳地震动加速度过程的广义演变谱模型。根据我国现行的《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000),确定了2种广义演变谱模型的参数值。应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,分别生成了基于2种广义演变谱的全非平稳地震动代表性时程集合,并进行了二阶数值统计值的对比分析。同时,通过代表性时程集合的平均反应谱与规范反应谱的拟合比较,发现K-T(Kanai-Tajimi)广义演变谱模型更适用于水工建筑物抗震设计。最后,将K-T广义演变谱模型与概率密度演化理论相结合,对渡槽结构进行了随机地震反应和抗震可靠度分析。     

非平稳地震动的广义演变谱模型及在水工抗震中的应用

在平稳地震动过程的功率谱密度函数基础上,发展了一类时-频全非平稳地震动过程的广义演变谱模型。广义演变谱模型可以全面地反映地震动的时域特性和频域特性,如强度非平稳性、持续时间、地震动峰值加速度以及频率非平稳性、场地特性和反应谱。结合我国现行的水工建筑物抗震设计规范,确立了广义演变谱模型的参数取值。同时,应用非平稳随机过程模拟的谱表示-随机函数方法,建立了4类场地条件下的水工建筑物抗震设计所用地震动的代表性时程。最后,通过代表性时程的二阶统计值与目标值的比较,以及代表性时程的平均反应谱与规范反应谱的拟合误差,验证了广义演变谱模型的合理性和优越性。     

某上游式尾矿坝抗震有限元分析

为了分析某上游式尾矿坝的抗震安全性,采用等价黏弹性理论、Seed液化理论和Newmark滑动变形理论,对尾矿坝的地震动位移、加速度、液化区域、坝坡抗震稳定性及地震永久变形进行计算分析.结果 表明:尾矿坝在Ⅶ度设防地震作用下,坝体动位移和加速度分布规律合理,其中水平向和竖向动位移极值分别为6.39和0.72 cm,水平向...     

高土石坝在多点输入下的地震反应分析

本文对双江口土石坝在多点地震动输入下的地震反应展开分析研究,分析的主要内容包括大坝的损伤值、加速度反应、动剪应力及永久位移反应.分析表明:坝顶处的加速度反应比坝基处的加速度反应明显增大,说明在地震波作用下土石坝坝顶处地震反应有放大效应;多点地震动输入下坝体的永久位移在靠近坝顶的地方均呈增大趋势,用最大剪应力面法计算的永久位移结果要小于水平剪应力面方法计算所得.     

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现"W"型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。     

三峡枢纽水工建筑物动力问题研究

本文简要介绍了三峡水利枢纽场址、工程地震危险性分析和地震动参数、水工结构的动态特性及动力响应的研究结果。分析与试验结果表明,结构动态特性优于一般重力坝,这种坝型有利于提高抗震能力。其它水工建筑物亦满足抗7度地震的要求。研究结果为结构方案选择与优化设计提供了依据。文中还提出了改进结构设计的建议。     

珊溪水库面板堆石坝地震动力响应分析

采用三维非线性动力有限元分析方法,对珊溪水库大坝在设计地震作用下进行地震响应分析,研究面板和坝体动位移反应、加速度反应和动应力等,并对坝基覆盖层的地震液化可能性进行分析。研究结果表明,在地震烈度为7度时,珊溪水库大坝震陷率较小,坝基不会发生地震液化。     

混凝土动态弹性模量对重力坝地震反应的影响分析

现行水工抗震规范中规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30%。这一规定体现的是混凝土瞬时模量与持续模量的差异,而非加载速率的影响。根据国内相关混凝土坝设计规范,持续模量约为瞬时模量的0.67倍,亦即瞬时模量可较持续模量提高50%。本文结合不同高度的重力坝,从大坝自振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证两种动态弹性模量取值的影响。结果表明:坝体动态弹性模量提高率从30%增至50%后,对重力坝动力特性及地震反应的影响很小。     

基于附加质量的混凝土重力坝地震仿真分析

为了研究混凝土重力坝在地震过程中的动态响应规律,采用ABAQUS三维附加质量法模拟桃林口大坝在迁安波作用下的动态响应,并研究了3个方向地震加速度在地震过程中的影响程度。计算发现:坝体虽未发生震损,但下游断面突变处最大拉应力达到2.56 MPa,临界于混凝土的动态抗拉强度值2.6 MPa,应引起注意,在设计中折坡处宜做成圆弧形,以减少应力集中;在地震过程中,坝体横河方向位移量达到了17.87 mm,极易造成相邻坝段发生碰撞破坏,工程中可进行横缝灌浆用以加固;同时计入3个方向的地震作用是对坝体最不利的计算方案,横河向地震加速度和垂直地震加速度在整个抗震分析中都有着重要影响,单纯考虑其中某一方向地震作用的做法严重失真。     

强地震作用下混凝土重力坝响应特性分析

研究了混凝土重力坝在高强度地震作用下的响应特性,分析了在地震峰值加速度不断增加时坝体屈服区域的发展方向。针对两个典型坝段,运用混凝土塑性损伤模型模拟了其结构的非线性特性。考虑了地震情况下动水压力的作用,通过动力有限元时程分析法计算了不同地震条件下两个坝段的动态响应。计算结果表明:当地震加速度较小时,重力坝只在坝踵区域出现小部分屈服,坝体能正常工作。若提高地震烈度,则局部损伤会纵深发展到达灌浆廊道部位,坝体会形成贯穿上下游的屈服区域并逐渐扩大致使结构失去稳定性。经两个坝段计算结果相互比较,得到了混凝土重力坝在强震作用下的非线性破坏形式,较为真实地反映出坝体的响应。     

FLAC3D在土石坝地震反应分析中的应用

利用FLAC3D动力弹塑性模型对土石坝进行了地震反应分析,着重讨论了FLAC3D进行土石坝地震反应分析时的地震波滤波和基线校正、动力边界条件设置、瑞利阻尼参数确定等关键问题,并用FISH语言实现了坝体初始剪切模量和体积模量随平均主应力的非线性变化。分析结果表明,在地震荷载作用下,该土石坝发生了22.3 cm的竖向永久变形,坝顶加速度放大了2.9倍。     

基于 ABAQUS的面板砂砾石坝三维动力有限元分析

建立了新的有限元分析方法,为准确合理地进行面板砂砾石石坝的三维动力有限元分析提供参考。在对砂砾石料的动力本构模型及其分析方法进行分析与选择的基础上,利用ABAQUS软件实现砂砾石的动力等效线性粘弹性模型,对一座已建成的高面板砂砾石坝进行了地震响应分析,重点分析大坝的反应加速度、动位移和残余变形等动力反应情况。结果表明:坝体在地震作用下的响应不强烈,但在顺河向地震作用下坝顶出现鞭梢效应,需采取相应的抗震工程措施。     

基于ABAQUS的重力坝时程动力分析

基于有限元软件ABAQUS,采用时程分析法,研究了重力坝在地震作用下非线性动力响应、坝体的损伤破坏过程及破坏形态。以工程实例在关键点的动位移、动应力和点安全系数得出了坝体在地震作用下的工作性态。并得出结论:损伤是除应力、位移及点安全系数法之外对结构安全评价的可信指标之一,坝体上、下游折坡点及坝踵部位是混凝土重力坝的抗震薄弱部位,这为研究大坝的抗震对策和抗震设计提供参考依据,并推广了ABAQUS在水利工程中的应用。     

基于OpenSees的二维黏弹性边界单元开发及应用

基于有限元开源软件OpenSees开发了二维黏弹性边界单元VS2D2Bar,采用数值算例验证了该二维黏弹性边界单元在程序实现上的正确性,并将其应用于重力坝地震响应分析。重力坝算例分析结果表明:与固定边界无质量地基模型相比,采用黏弹性边界单元分析得到的坝体动力响应峰值大幅度减小,在重力坝的地震响应分析中必须考虑无限地基辐射阻尼效应的影响;OpenSees适用于重力坝地震响应分析,编程开发和调试工作量较小,易于在复杂水工结构的静动力分析研究中推广应用。