混凝土重力坝整体抗震及破坏特性分析

强震荷载作用下混凝土重力坝各坝段间的动力相互作用不可忽视。利用能考虑混凝土软化特性并可反映实际损伤能量耗散的混凝土塑性损伤本构模型,通过建立重力坝整体3维有限元模型,考虑地基辐射阻尼作用和坝体接缝非线性动力接触作用,采用时域分析方法对官地碾压混凝土重力坝进行整体3维非线性地震反应分析,研究大坝整体抗震特性,得到大坝的损伤破坏区域及抗震薄弱部位,揭示横河向地震输入对大坝地震反应的影响。研究表明：考虑坝段间的动力相互作用后,大坝整体抗震性能得到提高;考虑横河向地震输入后,大坝的动力响应及损伤破坏范围均有所增大。     

基于声固耦合法的拱坝-库水-地基相互作用分析

为了研究拱坝库底吸收边界对坝面动水压力分布及坝体动力响应的影响,本文基于声固耦合法结合阻抗边界条件对库水表面重力波、库底吸收边界、坝体-库水交界面和库尾辐射边界进行模拟.建立了大岗山拱坝-库水-地基系统有限元模型,通过计算地震条件下不同库底反射系数的坝面动水压力及坝体动力响应,算例验证了提出模型的准确性.结果表明:库底...     

贵州省白马山水库混凝土砌石拱坝优化设计

贵州省白马山水库大坝是一座混凝土砌毛石重力单曲拱坝,最大坝高48 m,采用ADAO拱坝分析与优化软件,对坝体结构、应力变形、坝肩稳定性等进行了分析。调整了设计方案,使坝体设计方案满足SL25-2006和SL282-2003等技术规范要求。     

基于ETA模型的配筋措施对于高拱坝变形损伤指标的影响

混凝土拱坝在不同强度超载地震作用下的动力响应,对拱坝抗震裕度评估有着深远的影响,如何评价配筋措施的效果成为一个重要问题。基于耐震时程分析（ETA）法,研究了不同地震强度下,高拱坝是否采用配筋抗震措施对于坝体损伤变形指标的影响。首先对ETA方法、坝体材料本构、横缝模型以及地震动输入方法进行了介绍。然后分别建立了高拱坝采用配筋抗震措施和未采用配筋抗震措施拱坝的数值模型,同时基于ETA方法生成不同地震强度的耐震时程。分析在不同地震强度下,高拱坝是否采用配筋抗震措施的损伤分布、横缝开度以及变形等响应,提出了高拱坝损伤体积比、平均横缝开度以及拱冠梁变形等坝体损伤变形指标。通过对比高拱坝配筋和未配筋的情况下得出的动力响应指标,研究配筋措施对高拱坝响应以及损伤变形指标趋势、相关性以及离散性的影响。计算结果表明:在不同的地震动强度条件下,配筋措施对减小高拱坝的整体损伤是有效的,对横缝开度及位移影响有限,配筋措施可以减小地震随机性导致的损伤变形指标离散。同时,归一化的损伤变形指标表明损伤变形指标有一定的相关性。     

基于实测资料的混凝土拱坝反馈分析及安全度评价

基于原型观测资料及坝体坝基弹模反演结果,采用有限元法对贵州地区某混凝土拱坝进行了反馈分析及安全度复核.首先对大坝在不同设计工况下的工作性态进行了反馈分析,并对坝体弹模进行了敏感性分析;然后采用强度储备安全系数法和超载法,对拱坝沿坝肩薄弱面的抗滑稳定性及大坝坝体损伤进行研究,并采用塑性区贯通和迭代过程不收敛时的强度储备安全系数或超载系数作为大坝安全度评价指标.本工程研究结果表明,不考虑温度荷载时,坝体弹模值主要影响坝体应力的分布,对最大拉应力值影响不大;考虑温度荷载后坝体弹模值对坝体的最大拉应力及分布均有显著影响;温度荷载对沿坝肩薄弱面的大坝抗滑稳定安全度影响不大,但对基于坝体损伤分析的大坝整体安全度有一定影响.     

某混凝土拱坝地震响应的有限元分析研究

采用软件建立某混凝土拱坝三维有限元模型,分析了该混凝土拱坝在空库、满库下的自振特性,采用振型分解反应谱法对拱坝在地震工况下的响应进行了计算。计算结果表明,拱坝设计方案坝体位移不大,应力分布合理,为工程设计提供了可靠依据。     

强震作用下特高拱坝动力响应及损伤特征研究

我国的特高拱坝多建于西南地区,西南地区处于地震多发区,且震级大、烈度高,因此特高拱坝的抗震安全一直是重点关注问题。本文以位于强震区的大岗山特高拱坝为研究对象,采用真实破裂过程分析软件RFPA^3D-Dynamics开展地震动力响应数值模拟。研究了地震作用下坝体变形、应力变化规律,根据损伤演化及声发射变化规律提出大岗山拱坝地震作用下的潜在失稳损伤区域。研究结果表明：拱坝坝体内部随地震波扰动发生局部应力集中、应力释放现象,拱坝在设计地震波(地震峰值加速度0.557 5 g)作用下能够依靠自身结构调整,保持变形协调,应力分布合理,无大规模损伤破坏。在1.5倍设计地震波情况下,拱坝顺河向位移突变量超过240 mm,远超坝体正常位移变形范围,此时拱坝发生大规模损伤开裂现象,且主要损伤开裂区域为拱冠梁顶部及左右半拱中上部区域。通过研究拱坝地震荷载作用下的动态响应特征,分析损伤演化规律,能够较为直观地判断拱坝易受损区域和掌握拱坝工作性态。     

不同坝型重力坝水下接触爆炸特性研究

近半个世纪以来,中国成为世界上建坝数量最多的国家。需要评估爆炸荷载对于大坝的安全的影响。本文为研究水下不同炸点接触爆炸对混凝土重力坝上游有折坡段和上游无折坡段两种坝型的动力响应以及破坏状态影响,进行了两种坝型的混凝土重力坝水下接触爆炸的动力响应及损伤破坏特性的对比分析。利用数值模拟方法计算了炸药在空气中爆炸对于混凝土板的损伤破坏,并与物理实验的结果进行对比。通过计算结果对比验证了所使用数值模型的正确性和可靠性。以混凝土重力坝上游有折坡段和上游无折坡段两种坝型为研究对象,考虑炸药-库水-空气-混凝土重力坝结构之间的动力耦合关系,对比分析了水下接触爆炸冲击荷载作用下,两种坝型的挡水坝段坝体的动态响应及损伤破坏分布特性。通过对比分析可知：混凝土重力坝上游有折坡段的挡水坝段减小了水下接触爆炸对坝体的加速度、速度及位移的动力响应。混凝土重力坝上游无折坡比有折坡坝型的挡水坝段在水下接触爆炸冲击荷载作用下损伤范围更大、更为严重。通过以上结果可得到结论：混凝土重力坝上游折坡段可以有效地散射爆炸产生的应力波,减小混凝土重力坝的损伤破坏程度。     

抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析

由于施工质量不均匀和混凝土自身的非均质性,重力坝坝体混凝土强度具有空间变异性,这一特性会对大坝的抗震性能造成影响,而当前的重力坝地震动力分析中很少考虑混凝土强度参数的空间变异性。应用随机场理论构建大坝抗拉强度的空间变异随机场,采用中心点法离散随机场并构建自相关函数得到相关系数矩阵,对相关系数矩阵进行Cholesky分解和线性变换,结合独立标准正态分布样本矩阵生成相关对数正态分布样本矩阵,实现抗拉强度空间变异性的抽样模拟。考虑混凝土抗拉强度的空间变异性,采用混凝土塑性损伤模型对Koyna重力坝进行地震非线性动力分析,基于统计意义研究了坝体裂缝条数、裂缝深度、上游面裂缝分布范围和坝顶位移等动力响应特征。成果分析表明：考虑抗拉强度的空间变异性后,Koyna重力坝动力响应具有明显的离散性,且上游面裂缝条数增加后导致坝顶水平位移整体偏向下游,垂直位移整体上抬,残余位移增大;同时裂缝深度均值较均质材料情况增大,坝体震损程度总体加剧;Koyna重力坝实际观察到的裂缝位于计算得到的裂缝分布范围之内。对抗拉强度变异系数和水平向自相关距离的参数敏感性分析表明,坝体动力响应的均值和变异性随变异系数的增大而增大,但对抗拉强度的水平自相关距离变化不敏感。     

拱坝侵彻损伤效应与安全控制(Ⅲ):坝体安全预警指标

在实现侵彻损伤拱坝拱梁分载算法并获得坝体极限承载力下限解的基础上,提出与之配套的安全预警指标。对于应力控制指标,以现行拱坝设计规范为依据,参考国内外拱坝工程常规应力控制标准,提出拱坝在侵彻损伤工况下应力控制的绝对指标与相对指标,并提出拱坝整体应力的3级预警体系;对于极限承载力控制指标,提出基于相对指标的拱坝极限承载力3级预警体系;最后,对某拱坝进行虚拟损伤工况下的应力与极限承载力分析,并根据本文提出的应力与极限承载力预警指标,进行预警信息的模拟发布。与之前的研究成果共同构建了“应力分载算法-极限承载力分析-坝体安全预警”平台,为拱坝在遭受侵彻破坏后的快速损伤效应评估与安全控制决策提供支撑。     

大朝山碾压混凝土重力坝静、动力有限元计算分析

按《混凝土重力坝设计规范》(DL5108 1999)、《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073 2000)等新规范的原则、标准和方法,对大朝山大坝用有限元进行正常使用极限状态校核、承载能力极限状态校核验算,计算结果表明,大朝山碾压混凝土重力坝是安全可靠的,大坝结构总体上达到了规范规定的可靠度水平.     

坝高和基岩刚度对重力坝地震响应的影响

应用随机振动理论,研究了坝高和坝基刚度对重力坝地震响应的影响规律.分析得到具有明确统计意义的结构地震均方根响应、地震最大响应均值及其均方差,分析成果可用于重力坝的抗震安全性和可靠性评价.同时分析了重力坝地震响应加速度和动应力随坝高和坝基刚度变化的统计规律.     

德泽面板堆石坝地震响应及抗震措施

采用三维非线性有效应力地震反应分析及安全评价的方法,分析了德泽面板堆石坝在正常蓄水位和地震共同作用下的动力响应,包括加速度响应、应力响应和位移响应,进而分析了坝体的抗震安全性;采用动力时程线法和动力等效值法分析了面板及下游坝坡在地震作用下的边坡抗滑稳定性;在动力反应成果分析的基础上,针对性地提出了相应的大坝抗震措施.研究结果表明:德泽面板堆石坝在设计地震作用下整体是稳定的,但在强震作用下有局部损坏,可修复使用,采用相应抗震措施可减轻震害,确保大坝的整体安全.地震响应分析成果及相应的抗震措施对类似工程具有重要的参考价值.     

基于非线性有限元的高拱坝坝肩稳定性分析-研究生论坛

处于复杂地质条件下的拱坝,坝肩岩体稳定性问题是其发生事故的重要原因之一。某水电站拱坝右坝肩发育有靠近坝体的蚀变集中带及沿该集中带的多条断层,左坝肩在坝肩槽不同高程有多条断层出露,地形地质复杂。为了正确合理地研究其坝肩岩体的稳定特性,根据水电站坝址区地形地质条件,充分考虑拱坝左右坝肩的主要断层及蚀变带等不利地质构造,建立三维有限元模型,模拟拱坝及坝区岩体在正常运行及温降工况下的应力场,采用点安全系数法分析坝肩岩体在加固和未加固的情况下的稳定性,并运用综合强度储备法评价坝肩的极限承载能力。研究结果表明,坝肩岩体点安全系数均处于合理范围内且相对较高,综合安全系数相对较大,说明坝基加固措施合理有效,坝肩具有较强的承载能力。     

基于ANSYS的重力坝地震动力有限元分析

对某混凝土重力坝进行了二维和三维静力分析,三维有限元实体单元模型分析结果为应变小、拉力小、压力大,而二维有限元应变单元模型分析结果为应变大、拉力大、压力小.采用响应谱方法和三维实体模型分析了重力坝的动力特性和地震响应,最大地震动位移出现在坝顶上游侧,坝体的轴向中心附近处出现过大的应力集中,坝体轴向中心顶部的扭转变形以及静水压力作用对水平动位移和竖向动位移也有影响.     

混凝土重力坝抗震钢筋多层布置效果分析

针对混凝土重力坝非溢流坝段,利用ADINA有限元程序进行地震时程分析后得出,在地震情况下,非溢流坝的薄弱环节为坝头部位、上游折坡点部位和坝踵部位。通过在坝体内配置抗震钢筋起到限制混凝土裂缝发展的作用,并以金安桥水电站工程为例,对配置抗震钢筋进行研究,探讨配置多层抗震