某水电站Ⅱ号变形体地震动力稳定性Newmark法研究

Ⅱ号变形体位于某水电站左坝肩下游,其稳定性主要影响左岸坝肩及泄洪消能区安全。用Newmark法对Ⅱ号变形体地震时稳定性进行了分析,得出了其地震时的时程安全系数及位移值。将其结果与常规拟静力法计算及三维有限元计算结果进行了对比分析,探讨了Newmark法在边坡地震动力稳定性分析中的可行性和可靠性,得出了Ⅱ号变形体地震工况下基本满足设计标准。     

基于有限元法对拱坝坝肩动力稳定的分析

拱坝在地震作用下稳定性问题,尤其是拱坝坝肩的抗震稳定性问题关系重大。以大丫口水电站拱坝为例,计算坝肩在地震作用下的稳定安全系数并进行评价分析。这里首先采用有限元时程分析法计算动力作用下的应力值,与静力作用下应力值累加后,与以往不同的是,这里并没有直接利用有限元得出的内力在滑移面进行应力积分,而是通过应力积分法计算坝体对坝肩在建基面处的推力,应用刚体极限平衡法计算抗滑稳定系数并进行分析评价。     

拱坝三维非线性有限元分析及整体安全度评价——以杨房沟水电站为例

采用三维非线性有限元法,模拟了杨房沟拱坝坝体、坝基岩体及主要断层结构面,对坝体进行了位移应力分析,并结合三维极限平衡法分析,对坝肩关键性的可能滑动块体进行了有限元法抗滑稳定分析,论证了两岸关键性的滑块抗滑稳定安全系数均满足设计要求。超载法计算分析成果表明,杨房沟拱坝起裂超载系数在1.6左右,拱坝强度超载系数为4.5~5.0,与国内同等规模拱坝水平相当。在地震作用下,拱坝变形和应力与国内同等工程相类似,坝肩可能滑动块体抗震稳定性满足要求。综上所述,杨房沟高拱坝在正常工况、超载工况及地震工况下均具有较好的整体安全性。     

基于动接触力法的拱坝坝肩抗震稳定有限元分析

本文提出了应用基于动接触力方法的显式有限元技术进行拱坝坝肩抗震稳定分析的新思路，给出了相关公式。新的分析方法，将坝肩岩体、地基、坝体和库水作为一个统一体系进行动力分析计算，能有效地考虑坝肩可能滑动块体与坝体的动力相互作用，较真实地反映拱坝和坝肩受到地震作用的实际状态，并对小湾拱坝坝肩震稳定进行了分析研究。结果表明：在设计正常水位情况，小湾拱坝的地震作用超载安全系数约为1.3；在设计地震作用下，小湾拱坝的“降强安全系数”仅为2.58，而仅考虑静载作用时，即使以拱坝坝端应力不超过静态抗拉强度作为达到极限状态的工程判别定量标准，其坝肩的静态“降强安全系数”也高达4.0以上。因此，地震的作用使安全系数有较大降低。小湾拱坝坝肩抗震稳定是安全的，但安全裕度不高。     

心墙曲率对坝体应力位移特征影响的数值模拟研究

为了减小坝肩拉应力,在沥青混凝土大坝设计中可以采用曲心墙形式.文章以辽宁省拟建的双龙水电站大坝为例,利用数值模拟的方法研究了心墙曲率变化对大坝应力位移特征的影响,结果显示曲心墙设计可以起到减小或消除坝肩拉应力的作用,且心墙曲率越大,上述作用越明显,且不会对大坝的压应力和位移造成明显影响,其结果对工程设计具有实际的应用价值.     

高沥青混凝土心墙坝动力反应特性

根据官帽舟水电站工程的实际情况,采用三维非线性有限元法,建立了官帽舟沥青混凝土心墙坝的三维有限元模型,仿真了大坝填筑和水库蓄水过程,在获得坝体静力场的基础上,计算分析了大坝在设计地震作用下的动力反应特性,获得了坝体及沥青心墙的加速度、速度、位移反应分布以及坝体单元的安全系数。计算结果表明,大坝在设计三向地震作用下的加速度、速度及位移反应分布符合一般规律,总体上沥青心墙的地震反应不大,且坝体各单元各时刻的安全系数均大于1,坝体在设计地震作用下是安全的。     

地震作用下复合坝接合部位动力响应

复合坝型充分利用混凝土坝及土石坝两者的优点,近年来在工程上有了更多的应用,但其接合部位仍是薄弱环节,尤其在地震工况下,土与混凝土两种材料模量相差大,结构受力时易引起应力集中。文章以某复合坝接合部位为研究对象,利用FLAC3D软件对其在竣工期、正常蓄水期、地震作用下等工况下的响应特性进行了数值模拟,采用时程法重点计算分析了复合坝接合部位在地震作用下的应力场和位移场的分布规律。结果表明地震荷载对其应力和位移影响均较大,对类似大坝工程抗震研究具有参考意义。     

锦屏一级水电站高拱坝大垫座对大坝应力应变及稳定性的影响研究

对锦屏一级水电站高拱坝的特大垫座（高155m）采用非线性有限元法对设置垫座与无垫座2种方案从坝肩位移、应力、坝肩稳定性3个方面进行对比分析,讨论了加固前后应力分布和位移的变化情况以及超载破坏模式,并评价了垫座加固的效果。计算结果表明,对该大坝左坝肩1730—1885m高程范围内设置垫座后,不仅有效置换了Ⅳ2、Ⅴ1级岩体,而且显著改善了左坝肩刚度,提高了拱坝坝肩位移对称性,降低了坝体的主应力值和坝肩的位移,提高了坝肩的承载能力及大坝的安全稳定性。     

肯斯瓦特面板砂砾石坝动力反应分析与评价

肯斯瓦特面板砂砾石坝全断面由砂砾石填筑,工程区处于强震区,大坝设防烈度Ⅸ度,设计取消了过渡料区。根据肯斯瓦特大坝的分区设计,在坝料静、动力特性试验和三维静力分析的基础上,采用三维真非线性有效应力地震反应分析及安全评价方法,对大坝进行了给定地震情况下的地震反应分析和评价。从大坝的动力计算分析结果看,该坝能够满足给定地震工况下的抗震安全性要求。     

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。     

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一。本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合，求解拱坝坝肩抗震稳定问题。具体作法是：有限元网格剖分时，尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面。完成有限元静动力分析后，将块体表面各节点的静动应力进行积分，求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等，然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数。上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点，可以提供安全系数时程曲线，安全系数的定义与现行规范一致，易为设计人员所接受。     

坝肩岩体地震残余变形对小湾拱坝安全影响

用有限元模拟拱坝坝体、非连续接触单元模拟坝肩，计算了在设计地震荷载作用下小湾拱坝坝肩残余位移和坝体应力。以拉应力达到坝体混凝土抗拉强度为控制标准，得出坝肩岩体的动力稳定安全系数。计算结果表明，小湾拱坝坝肩仍具有一定的安全度。     

基于非线性有限元法的混凝土拱坝稳定特性分析

由混凝土拱坝的受力特点可以看出,其稳定性主要是依靠坝肩两岸岩体来维持,因此,坝肩岩体的稳定直接关系到拱坝的正常运行与安全,是拱坝设计中较为关注的问题之一。文章结合某实际工程,以大型分析软件ANSYS为平台,以某混凝土拱坝和地形整体为研究对象,针对同一模型,采用超载系数法、强度储备系数法等从不同角度分析坝体结构的稳定性。通过非线性有限元计算分析得出,在不同超载荷载作用下裂缝首先沿坝基面向坝高方向发展,同时坝踵区的裂缝沿坝体坝厚方向扩展,最终趋于稳定。随着强度储备系数的增大,拱坝抗滑稳定安全系数随之逐渐减小,基本呈现线性发展。同时,坝体位移也基本呈线性分布规律,但是,当接近临界抗滑稳定安全系数时,坝体位移明显表现为非线性发展趋势。该稳定分析为充分了解拱坝的结构安全度提供计算依据。     

锦屏一级水电站左岸边坡变形对拱坝安全的影响

依据锦屏一级水电站拱坝边坡监测成果,采用流变计算模型,预测了左岸边坡的长期变形趋势和稳定性。分析了大坝和边坡相互作用下有限元模型边界上的位移加载方式,并进一步分析边坡长期变形下拱坝的应力和变形情况,评价了边坡长期变形对拱坝结构的影响。分析表明,锦屏一级水电站拱坝能够承受一定量值的左岸边坡变形,且承受边坡变形的安全裕度较高。     

青天河浆砌石重力坝溢流坝段抗震安全评价

根据青天河浆砌石重力坝的工程地质条件,选择溢流坝段建立了坝体和坝基的三维有限元模型,采用三维有限元法和振型分解反应谱法对坝体进行了地震响应分析和安全评价。考虑水工结构物受地震荷载作用的荷载组合,按受拉最不利组合原则组合静态响应和动态响应,从而得到综合的静动力响应,并在此基础上对大坝进行强度和抗滑稳定性分析和评价。结果表明:在地震基本烈度为Ⅶ度时,在静动荷载共同作用下,坝体强度满足规范要求;坝基面抗滑稳定安全系数3.47,大于规范允许最小安全系数,抗滑稳定性满足规范要求,但是坝基承载能力不足,需进行相应的加固处理。     

基于应变能的拱坝体型优化设计

考虑静力荷载作用下双曲拱坝的安全性，对最大主拉应力、拉应力区范围、整体安全度和抗屈折稳定等安全指标进行了综合分析。提出以坝体应变能指标作为拱坝体型优化的安全目标函数，建立拱坝体型优化设计模型并采用进化策略进行求解。以白鹤滩拱坝为例，优化体型与初始体型相比，体积方量减少1.58万m3，坝体应变能、最大主拉应力、最大主压应力以及位移等结构响应量都得到了降低，优化效果明显。     

新旧抗震规范下重力坝抗震安全性能分析

结合新修订的《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB35047-2015)与原来的《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000),采用振型分解反应谱法分析了新旧规范下重力坝地震动应力、动位移与动加速度的分布规律。研究结果表明:与采用原规范计算得到的结果相比,采用修订规范后,各坝型基频对应的反应谱放大系数增大,计算出的坝顶动位移有所增大,而坝顶动加速度反应却呈现降低趋势;建基面部位地震动应力反应有所增大;坝头部位的地震动应力反应有所降低;坝头部位以下的上、下游坝面地震动应力有所增大。结论为工程设计人员利用新抗震规范对重力坝进行抗震安全性评价提供了参考。     

万家口子水电站高碾压混凝土拱坝坝肩三维可视化稳定分析

采用三维极限平衡法对万家口子水电站高碾压混凝土拱坝坝肩稳定性进行了分析,得到了高碾压混凝土拱坝坝肩在拱坝体型和高程调整后的安全稳定系数.计算中考虑了水压力、块体重力和地震力和拱推力的作用.其计算结果对拱坝坝肩抗滑稳定设计有参考价值.