拱坝横缝键槽形式对拱坝地震响应的影响分析

建立了包含拱坝横缝键槽物理构造的简化矩形键槽和梯形键槽模型,横缝键槽接触面之间的本构关系采用指数型动接触本构模型,比较分析了平缝模型、矩形键槽模型以及梯形键槽模型对拱坝横缝局部以及拱坝整体应力一位移地震响应的影响.分析结果表明:与平缝模型相比,键槽的存在对拱坝横缝局部以及大坝整体的响应均有较大影响,横缝的开度明显增大,坝段之间的滑移量减小,横缝底端的应力集中现象明显减弱,上游坝面整体的应力状态有所改善,坝顶的最大顺河向位移有所降低;两种键槽模型对大坝整体的应力-位移响应的影响较接近,但对拱坝横缝局部的开度及坝段之间的滑移量影响较大.     

不同库水模型对拱坝横缝开度的影响

地震作用下横缝的张开、闭合与滑移对高拱坝的动力响应有着显著的影响,而横缝的张开度是有横缝拱坝抗震分析的一个重要计算指标.结合实际工程,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为,用多次透射人工边界条件计及无限地基的辐射阻尼效应,给出三种库水模型及其数值求解方案,考查不同库水模型对高拱坝横缝开度的影响.计算表明,忽略水体的可压缩性将引起显著的计算误差,横缝最大张开度不但幅值不同,沿坝轴线方向的分布也有较大差异.附加质量模型和忽略水体的可压缩件将过分夸大库水对坝体的作用,在计算中应该考虑库水的可压缩性.     

乌东德拱坝非线性地震反应分析

本文在计入坝、地基和库水动力相互作用的情况下,用LDDA(拉格朗日不连续变形分析)模拟拱坝横缝,粘弹性边界为吸能边界的拱坝地震输入模型计算乌东德拱坝非线性地震反应,研究无限地基辐射阻尼和拱坝横缝对坝体反应的影响,分析乌东德拱坝的静动力响应和拱坝横缝在地震作用下的张开情况,并将其计算成果与基于人工透射边界的时域显式有限元方法进行了比较分析.     

拱坝横缝非线性动力响应的模型试验和计算分析

本文采用脆性材料（重晶石膨润土混合料）制作的拱坝模型来研究拱坝横缝的非线性动力响应，通过振动台输入谐波和地震波对械模型拱坝进行动力试验，并运用拱坝非线性分析有限元程序ADPD-88来进行计算比较，试验结果验证了数值模型的可行性，揭示了带横缝拱坝在地震荷载作用下的反应规律。此外，本文对运用有限元程序来计算拱坝横缝地震非线性反应提出了若干建议。     

高拱坝非线性地震反应分析中横缝模拟方案研究

本文采用显示有限元结合人工透射边界的地震波动模拟方法和动接触力模型,研究了高拱坝地震反应分析计算模型中,合理模拟坝体非线性反应所需的横缝设置条数,位置和间距,得出了设置少数横缝能基本反映坝体应力反应,但横缝张开度则与横缝布置间距密切相关,准确模拟横缝开合情况需模实际间距,及顶拱冠和两坝头可能出现较大横缝开度的结论。     

有横缝高拱坝非线性地震响应动接触模型

本文针对有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题,提出一种新的动接触算法——有限元混合法。该方法根据接触问题局部非线性的特点,将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力,以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行,把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,使得迭代计算变得简单易行,并且当考虑坝体中有多条横缝的情况,可以保持关于接触力的柔度矩阵的带状性和稀疏性,大大提高了计算效率。文中首先给出了有横缝高拱坝的非线性动摩擦接触问题的力学模型,推导得出了相应的有限元柔度方程,然后详细给出了迭代求解的步骤。最后,用本文方法对地震作用下某高拱坝横缝的张开与闭合过程进行了算例分析。     

超强地震作用下高拱坝损伤开裂行为研究

本文综合应用塑性-损伤耦合模型和接触边界方法,模拟拱坝坝体开裂与横缝开合行为,然后基于有限元仿真方法,分析某高拱坝的强震开裂行为。通过不同温度荷载工况的比较分析,研究温度荷载对拱坝非线性动力响应的影响。计算结果显示：在强震作用下,拱坝下游坝面损伤开裂出现在坝体中上部,而上游坝面损伤集中于坝基交界面附近,同时裂缝张开位移幅值较大,扩展深度较深,严重威胁拱坝整体安全。计算结果还表明：施加不同的温度荷载,拱坝的静力变形不同,导致强震作用下拱坝的横缝张开位移、坝体开裂区域、裂缝张开位移等动力响应存在显著差异。     

间断式横缝设计及其对大坝地震响应的影响

介绍强震区高碾压混凝土重力坝横缝的创新性设计及其对大坝地震响应的影响.为提高大坝的整体稳定性,对坝体每一碾压浇筑层,横缝的切缝深度仅切割2/3浇筑层厚度,并在切缝中填充无纺布,使横缝具有弱连接诱导缝的性质,达到既能满足温控要求,又可增强大坝的整体性.开发了反映横缝法向开合非线性和径向滑移动接触模型,采用非线性指数型动接触本构模型模拟了横缝的张开、闭合的非线性力学行为,运用摩尔库伦定律模拟了横缝的切向非线性特性.对在建的金安桥碾压混凝土重力坝3条横缝、10条横缝的情形分别进行了地震响应分析.结果表明,间断式横缝有效地提高了大坝的整体性,大坝横河向位移响应明显减小;金安桥大坝靠左右岸坝段的横缝的张开度明显大于中间坝段横缝的开度值,相应的张开一闭合频率也远高于中间坝段的横缝.所提设计方案已用于实际工程,实践表明具有较好的效果,可推广用于类似碾压混凝土大坝的施工设计.     

汶川地震中沙牌拱坝坝体分缝开裂分析

采用基于接触力方法的接触非线性模型研究沙牌拱坝横缝和诱导缝在汶川地震中的工作性态,同时计入地基辐射阻尼效应。对横缝和诱导缝取不同强度的组合进行多方案的对比计算,从上游坝顶张开度时程、最大张开度数值以及最大张开度分布三个方面进行较为全面的分析,对解释汶川地震中沙牌拱坝横缝和诱导缝地震反应有参考价值。     

高拱坝横缝间布设SMA耗能棒材的减震分析与研究

建立高拱坝横缝非线性接触模型,将形状记忆合金(SMA)耗能棒材引入高拱坝结构的非线性抗震分析中,实现该耗能阻尼器力学元件的数值模拟,探讨其控制原理和方法.通过对不同结构进行计算分析,结果表明,与布设普通钢筋相比,应用SMA耗能阻尼构件对高拱坝在强震作用下的横缝张开度的控制效果更为明显,并能有效地减小坝体结构的加速度响应...     

库水模拟对拱坝动力特性的影响分析

库水可压缩性和库水-坝体动力相互作用是影响坝面动水压力以及拱坝动力特性的重要因素。本文以拉西瓦拱坝为例,建立拱坝-地基-库水系统有限元模型,研究库水模拟对拱坝动力特性的影响。采用Westergaard附加质量与流固耦合两种不同的库水模拟方法,分别考虑附加质量、流固耦合的不可压缩库水、流固耦合的可压缩库水等三种情况,对比分析了拉西瓦拱坝的动力特性。分析结果表明,库水的存在会导致拱坝系统的各阶自振频率减小;考虑库水可压缩性导致拱坝的各阶自振频率进一步减小,且各阶振型发生变化。分析结果可以为高拱坝真实工作性态研究和地震反应分析提供参考依据。     

施工期裂缝对拱坝静动力响应的影响

本文简要介绍拉格朗日不连续变形分析（LDDA）和以黏弹性边界为吸能边界的地震输入方法。用LDDA模拟拱坝横缝、诱导缝和施工期温度裂缝,对西南地区某300米级高拱坝进行有限元网格剖分,研究对比有、无施工期温度缝情况下坝体的静动位移和应力,温度缝的张开和滑移以及缝端的应力。得出以下结论：施工期温度缝可明显增加静位移,但动位移相差不大,作为衡量裂缝扩展的缝端应力未超过混凝土的抗拉强度。     

大岗山拱坝考虑阻尼器抗震措施的非线性动力反应分析

本文在已有的拱坝非线性动力分析程序ADAP-88中加入阻尼器模型,开发完成了可考虑阻尼器抗震加固措施的数值分析程序,并将该程序应用于大岗山拱坝的非线性动力反应分析中。研究表明,阻尼器抗震措施对控制高拱坝在强震作用下的横缝张开度有一定的效果,但对坝体应力的分布规律和量值影响不大。     

水库大坝地基地震液化特性及动力有限元分析

为了考虑尔王庄水库大坝地基地碰液化及动力特性，首先通过室内动三轴试验研究粉土、粉砂在动荷载作用下的孔压累积特性。提出了选择双幅应变达到5％作为土样液化的标准；然后采用现场标贯试验和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别，并对判别结果进行了对比分析；同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析，并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比，从中得出一些有益的结论可供类似工程参考。     

基于广义塑性模型的高面板堆石坝静、动力分析

考虑筑坝砂砾料的压力相关性,对广义塑性模型的弹性模量、加载塑性模量和卸载塑性模量进行了修改,并根据筑坝砂砾料静、动力试验确定了修改后的模型参数。采用修改后的广义塑性模型,进行了200m级砂砾石面板坝的有限元静、动力反应分析。计算结果表明：采用修改的广义塑性模型,可以直接得到坝体在地震荷载作用下发生的永久变形;弹塑性分析得到的大坝静力变形、动力反应和地震永久变形规律合理;合理考虑压力相关的广义塑性模型用于高面板坝静、动力有限元分析是可行的。     

混凝土重力坝全坝段三维动力分析

混凝土重力坝抗震分析多针对典型坝段采用二维模型进行。但对于较窄河谷、地震烈度较高等情况,坝段间的动力相互作用对重力坝的地震影响不可忽视。本文采用全坝段三维有限元模型、计入地基辐射阻尼、坝段间动态接触等影响混凝土重力坝地震响应的关键因素,研究分析高烈度区混凝土重力坝地震响应,并与坝段三维模型、无质量地基模型、无横缝整体坝模型的分析结果进行对比,揭示各种因素对混凝土重力坝地震响应的影响,并提出提高坝体抗震能力的工程措施。     

变形分离法与数据驱动下的拱坝工作性态评价

基于有限测点位移监测数据推求大坝空间位移场变化规律是评价大坝工作性态的有效手段之一。拱坝受水荷载、温度等作用下产生的变形,不仅与坝体自身弹性模量有关,更取决于地基的变形特性。由于地基存在不均匀性等复杂问题,致使通过数值模拟的方法精准预测大坝的变形存在一定困难。本文将拱坝坝体的监测位移分解为坝体受荷载产生的位移及坝基约束变形产生的位移两部分,以其监测值与预测值系统误差最小为目标函数,基于坝体有限元模型建立了包含基础约束变形及坝体弹性模量为未知量的求解方程,通过大量位移监测资料结合人工智能粒子群算法寻优实现数据驱动,可同时求解坝基约束变形及坝体分区弹性模量。根据算例研究成果,针对复杂地基,采用本文方法推求得到的大坝空间位移场,除靠近坝体与坝基交界面附近节点位移预测值与有限元计算值相对误差稍大（约为3%）外,其余节点相对误差均在1.5%范围内,证明了本文方法的合理性;从本文方法在白鹤滩拱坝工程中的应用研究成果可知,其空间位移场相对误差分布合理且变形分离结果与实际情况相符,从而证明了方法的可行性。     

软垫层末端应力奇异性数值模拟

本文采用非线性有限元中的接触模型，以龙滩水电站坝内压力钢管某设计方案为例，通过平面有限元数值模拟，全面分析设置软垫层后钢衬及混凝土的受力性态，研究软垫层末梢应力集中问题以及软垫层渐变段坡比、接触界面摩擦状态对混凝土环向局部应力峰值的影响。数值仿真结果表明：钢衬．混凝土接触界面存在的摩擦力对混凝土环向拉应力分布和峰值影响明显，较低的摩擦系数使界面接触压力分布趋于均匀，同时减少混凝土环向拉应力峰值。由于钢衬在软垫层末梢附近区域不能满足完全径向变形协调，钢衬．混凝土接触界面将出现局部微小张开区，形成软垫层末端应力奇异性；钢衬应力峰值应包括内水压力产生的膜应力与局部非协调变形产生的弯曲应力的叠加效应，设计恰当的软垫层渐变段坡比是减少钢衬和混凝土应力峰值的工程措施。     

双江口心墙堆石坝地震加速度反应的振动台模型试验研究

本文通过不同地震波输入的振动台模型试验,得到模型坝的加速度分布资料,研究测点位置、台面地震波强度、地震波类型、多向输入、先期振动和蓄水等因素对加速度放大倍数分布的影响.研究表明:(1)坝体地震动加速度反应在河谷坝段最为强烈,且随所处坝体部位高度的增加而增强;(2)对相同高程上各点,以中心线坝体测点加速度反应最小,上、下...     

拱坝横缝的张开温度及其应用

拱坝横缝工作性态是评价大坝全生命周期性能的重要组成部分,利用温度值对其特性开展研究并实现对其控制,具有重要的实际价值。本文通过分析实际工程数据,总结了拱坝横缝随坝块混凝土内部温度变化的规律。定义了拱坝横缝的张开温度并推导了其计算方法,阐述了横缝张开温度在实际工程中的具体应用。结果表明：横缝张开温度可作为判断横缝工作性态的重要指标,并以此为依据为工程提供个性化优化措施,达到精准控制横缝张开时机及张开量的目的。