考虑库水可压缩性的重力坝地震响应分析

以丰满重力坝重建工程为例,采用ANSYS-FSI流固耦合方法,考虑库水可压缩性对重力坝动力特性的影响,建立了丰满重力坝代表性坝段的坝体—库水—地基模型,分析了丰满重力坝的自振特性及其在地震作用下的动力时程响应。结果表明,考虑库水可压缩性能显著影响重力坝坝体的自振频率,与空库时相比坝体基频降低约16%,且随自振阶数增加,自振频率相对降低越多;与附加质量模型相比,该模型在设计地震荷载作用下能得到更加合理的坝体位移和应力,为丰满重力坝的抗震性能安全评价提供了有限元分析参考。     

基于统计模型及有限元法的重力坝变形模量反演

鉴于坝体和坝基力学参数选择的合理性对大坝结构分析及安全评价指标拟定的重要性,结合实际监测资料,提出了基于统计模型和有限元法进行重力坝坝体和坝基变形模量反演的方法,在分析地基范围取值、坝体变形模量取值对坝基变形模量反演影响的基础上,建立合适的有限元模型和统计模型,通过有限元计算拟合实测资料中的水压分量,根据最小二乘法原理反演大坝变形模量。将基于统计模型和有限元法反演混凝土重力坝变形模量的方法应用于某实际工程,结合实测资料反演了典型坝段坝基和坝体的变形模量,计算结果合理可信,精度较高。     

考虑库水可压缩性的高拱坝动力特性分析

结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案.计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响.考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采用可压缩库水模型求解高拱坝的动力特性.     

材料参数对重力坝动力响应的影响

鉴于动力响应分析是重力坝抗震设计中的关键环节,地震过程中各类影响因素的耦合机制十分复杂,以金安桥重力坝某非溢流坝段为工程依托,围绕材料密度、弹模对重力坝动力响应的影响展开研究,分析参数与重力坝动力响应变化规律间的关系。结果表明,材料密度、弹模对结构自振特性及加速度响应的影响显著,其中密度与自振频率和加速度响应呈负相关,弹模则与之呈正相关,且不同材料参数间存在不可忽视的相互影响;重力坝位移响应受自振特性中震动周期的影响最大,且结构动力响应分布规律与自身形式相关,受材料密度、弹模变化的影响较小,因此可认为降低材料密度、提升材料弹模是控制重力坝动力变形的有效手段,为抗震设计材料的比选提供了理论依据。     

基于ADINA的重力坝地震响应分析

针对云南阿海重力坝,利用大型有限元软件ADINA分别基于流固耦合理论和Westergaard附加质量方法建立了动力数值分析模型,并进行了自振特性和地震响应计算.结果表明,两种模型的自振频率较接近,附加质量模型的地震响应大于流固耦合模型.在重力坝抗震研究中,利用ADINA的流固耦合模型考虑水体的影响更接近实际工程.     

龙滩大坝抗滑稳定可靠度分析

针对重力坝坝体中存在薄弱层面影响坝体结构安全,以龙滩大坝为例,选取9条薄弱层面,采用非线性有限元法计算获得的应力结果分析各层面抗滑稳定可靠度,并计算了层面体系可靠度.结果表明,该方法合理可靠,可供借鉴.     

基于随机有限元的混凝土重力坝可靠度分析

在线弹性有限元法基础上将荷载与抗力作为随机变量,根据单元可靠指标计算公式编制了可靠度计算程序。通过对混凝土重力坝单元可靠度计算,分析了混凝土重力坝坝体可靠度分布规律、破损位置及失效概率。结果表明,该方法是混凝土重力坝安全评价的一种行之有效的方法。     

三峡水电站厂房结构动力分析与优化

对三峡水电站厂房结构的固有振动特性和在７度的震作用下的动力响应进行了整体有限元法分析计算,对各种技术设计方案和重要影响因素进行了分析比较,人自振特性、动位移和动应力的控制指标出发进行了动力优化设计,提出了抗震设计的理论依据。     

重力坝地震动水压力试验研究

以黄登重力坝为例进行了振动台上坝体—库水系统动力模型试验,测得大坝自振频率和上游面动水压力。将试验结果与附加质量模型及基于欧拉公式的流固耦合有限元模型的计算结果相比较,发现流固耦合结果与试验结果吻合良好,而附加质量法夸大了库水对坝体结构的动力响应。在工程中应用附加质量模型时应对其结果进行折减,并基于坝体体型、坝前水深及高阶振型等因素的分析,给出了沿坝高的动态效应分布系数的推算方法。     

考虑流固耦合的充水式橡胶坝自振特性研究

为保证实际运行中橡胶坝的结构安全,考虑坝体和水体流固耦合的相互作用,利用有限单元法计算了充水式橡胶坝的自振频率和周期,研究了不同坝高、内压比及上游挡水等对橡胶坝自振特性的影响。结果表明,充水式橡胶坝的振动为坝体的整体振动,自振频率较小,振动方向主要为顺河向;随着坝高的升高,坝体的基频变小,自振周期变大;随着内压比的增加,坝体的基频变大,自振周期变小;上游挡水时的自振频率较无水时的有明显降低,可为橡胶坝设计提供参考。     

基于动力子模型法的混凝土重力坝动力损伤分析

针对混凝土重力坝抗震分析中因工程结构、荷载复杂性所造成的建模、计算及后处理难的问题,将常规子模型法拓展应用于重力坝动力分析中,并结合混凝土塑性损伤模型进行多级子模型计算。应用算例验证了该方法的可靠性和精确性,以观音岩水电站工程为例,采用人工边界的初始全局模型后,将其坝基结果施加于坝体子模型上,根据坝体的损伤区域对顶部廊道部分进行二级子模型计算,得到了满足工程应用的分析结果。     

基于MSC.Marc的碾压混凝土重力坝动力计算

针对MSC.Marc软件进行结构振型分解反应谱法动力分析时后处理方面的不足,通过Marc软件子程序接口FORCDT,利用Fortran语言开发的程序,实现了基于Marc软件的振型分解反应谱法结构动力响应分析。采用该程序对某碾压混凝土重力坝进行动力分析,结果表明该碾压混凝土重力坝整体应力状态良好,除坝踵附近和碾压混凝土层面上游侧的局部范围受应力集中影响,竖直向拉应力超过坝体材料的抗拉强度外,其余部位的应力和坝体强度安全均满足规范要求,验证了所开发程序的可行性。     

Hardfill坝地震动力响应的比较分析

针对Hardfill坝具有高抗震性和高安全性的优势,基于大型有限元软件ADINA,分别运用附加质量法和流固耦合理论并辅以空库时大坝的动力特性,比较分析了Hardfill坝地震动力响应.结果表明,两种方法求得的坝体自振频率基本相同,但以附加质量模型为基础的坝体动力响应大于用流固耦合理论求得的数值.故用附加质量法分析Hardfill坝的地震动力响应基本可行,但计算结果较保守.     

曲线重力坝的动力特性和地震反应分析

以某典型混凝土曲线重力坝为例,充分考虑坝体、推力墩、溢流墩和岩基的相互作用,采用空间组合有限元直接滤频法求解地基—坝体系统的自振频率、周期和振型,按振型分解反应谱法计算地基—坝体系统的地震反应。结果表明,地基—坝体系统前6阶振型的振动主要是坝体的整体振动,而后面的高阶振动则主要是以坝顶或下游表面溢流墩的局部振动为主,地基的振动量很小;正常水位下地震时坝体的最大动位移发生在坝顶的顺河流向,最大值为22.1 mm,地基的位移很小;正常水位下地震时坝体的最大动应力分量发生在靠右岸2/3高程附近的横河流向,最大值为2.78 MPa。     

马堵山重力坝动力响应分析及安全评价

根据马堵山碾压混凝土重力坝的工程地质条件,选择典型坝段建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用反应谱法计算分析了该坝的动力响应,研究了该坝的位移、应力和地震加速度的响应及其变化规律,并分析了坝体位移和应力在地震作用加载后的变化情况.计算结果表明,在设计地震作用下,坝体的最大动位移为7.59 mm,发生在坝体顶部;坝体的最大动应力为1.8 MPa,出现在坝踵部位;最大动加速度为1.466 m/s2,发生在坝体顶部.该坝在设计地震作用下强度满足要求.     

基于有限元等效应力法的重力坝安全性分析

为消除重力坝角缘部位有限元应力失真的影响,采用数值方法对重力坝建基面的有限元应力进行积分,求得建基面上的轴力和弯矩,利用偏心受压公式计算出截面上的有限元等效应力分布。结果表明,有限元等效应力法可消除角缘部位的有限元应力失真现象,且不受网格尺寸的影响,计算结果和材料力学法具有相同的计算精度,得出的坝踵、坝趾应力结果可按《混凝土重力坝设计规范》规定的应力标准评价重力坝坝体安全度。     

高沥青混凝土心墙混合坝地震永久变形特性

基于坝体堆石料和沥青混凝土的三轴动力试验资料,构建了坝体填筑料的残余变形经验模型和沥青混凝土的动力本构模型,采用三维有限元法建立了某沥青混凝土心墙混合坝的静动力有限元计算模型,并计算分析了坝体的地震永久变形及不同填筑料对坝体地震永久变形的影响.结果表明,沥青混凝土心墙具有良好抗震性能,原设计方案坝体的永久沉降符合大坝地震永久变形的一般规律,根据坝址料源的实况采用原设计方案更合理,可供借鉴.     

白鹤滩拱坝施工期地震反应分析

拱坝在施工期具有"上梁下拱"的结构特点,遭遇地震情况时上部悬臂梁坝段会对坝体产生较大影响。白鹤滩施工期拱坝的悬臂梁高达80m,因此不能忽视其施工期的抗震研究。综合考虑无限地基辐射阻尼效应、横缝接触非线性等因素的影响,对施工期和运行期工况的动力响应进行计算,比较分析运行期完整拱坝结构与施工期拱坝的不同规律。结果表明,施工期坝体上部位移变化幅度增大,在封拱高程处出现应力集中现象,顶拱处整体的顺河向加速度水平提高,悬臂梁使得横缝的开度更加剧烈。     

某水库浆砌石重力坝裂缝成因探讨

某浆砌石重力坝裂缝严重且有规律性,对此采用三维有限元法研究大坝的实际工作性态,分析了坝体裂缝的成因并提出了防范措施.     

考虑无限元边界的混凝土重力坝动力损伤分析

针对无限元边界模拟地基可解决使用截断地基时地震波在地基中的能量无法逸散的问题,以观音岩重力坝为例,采用混凝土塑性损伤模型和无限元人工边界,计算了重力坝在不同地震荷载作用下的动力时程响应,验证了无限元边界对地震波能量的逸散作用,比较了材料损伤引起的材料刚度降低对坝体响应的影响,获得了不同地震荷载下坝体损伤的发展规律。