纵缝对重力坝地震反应影响的研究

本文采用显式有限元结合人工透谢边界进行波动分析,配合动接触力模型考虑纵缝接触非线性问题,用静动组合方法考虑静动荷载的耦合作用,形成新的重力坝地震反应分析的计算体系,对一典型的含纵缝重力坝进行了地震反应分析。在考虑地基辐射阻尼的条件下得出了纵缝的存在及纵缝初始宽度、填充情况、缝面摩擦系数等因素对坝体地震反应影响的一系列结论。     

考虑地震荷载作用下等效一致黏弹性边界的重力坝分析

为研究地震荷载作用下等效一致性黏弹性边界重力坝的有效性,本文通过有限元数值模拟方法,采用等效一致黏弹性和无质量地基两种边界对重力坝进行三维模型对比计算,并得出:等效一致黏弹性边界和无质量地基边界均能有效的模拟无限地基的辐射阻尼效应;且两者所有计算结果及分布均保持基本相等,但等效一致黏弹性边界下的结果波动相对较小;再由于等效一致黏弹性边界的在建模过程中具有计算工作量较小,效率较高的优势。因此,采用等效一致黏弹性边界相对无质量地基边界在抗震分析方面更加简易、有效。     

考虑地震动力响应的复杂地基碾压混凝土重力坝分缝优化研究

为了探究高碾压混凝土重力坝横缝切割对坝体抗震性能的影响,以高地震烈度、砂泥岩互层地基的巴基斯坦玛尔水电站碾压混凝土重力坝工程为研究对象,通过建立三维整体有限元模型,并引入自编黏弹性动力边界程序,分别计算了设计地震、最大可信地震(Maximum Credible Earthquake,MCE)作用下,输入规范波、场地波、Koyna波时坝体的动力响应及差异;通过模拟横缝切割 1/3 高度、2/3 高度和全分缝 3 个对比方案,并以承载能力极限状态设计式定义的比值为依据,综合评价了碾压混凝土重力坝抗震安全状态.结果表明:当输入波为规范波时,在MCE作用下,横缝切割 1/3 高度和2/3 高度方案坝基面的抗力效应比系数(η)均大于 1,全分缝方案下ηmin =0.91,且总计6 次在0.6s时长内η值均小于 1,经综合考虑,横缝切割2/3 高度可作为施工推荐方案.研究成果可为高地震烈度、复杂地质条件下的碾压混凝土重力坝工程优化布置提供参考.     

官地重力坝静动力分析

对官地混凝土重力坝进行了三维静动力线弹性和非线性有限元分析.非线性分析中用LDDA方法模拟了挡水坝段坝头折坡附近碾压层面、坝基面以及深部滑裂面的力学行为,用粘弹性边界模拟了地震动能量向无限远域逸散的地基"辐射阻尼"效应.计算结果表明,非线性有限元分析所得动力反应较线性有限元(未考虑无限地基辐射阻尼影响)有明显减小(挡水坝段坝趾处主压应力除外).主要得出了以下可供工程设计参考的结论:挡水坝段坝头折坡处主拉应力较大,需合理配筋;坝趾处主压应力较大,需采取适当措施处理;在计入无限地基辐射阻尼影响后,官地重力坝能达到校核地震作用下的"不渍坝"功能目标.     

黏弹性边界在某重力坝动力计算中的应用

采用APDL语言编写了黏弹性边界,在ANSYS中实现了重力坝考虑黏弹性边界的动力计算。选取安哥拉某水电站重力坝标准坝段,地震荷载激振方向按水平方向输入,用谱分析法分别采取刚性约束边界和黏弹性边界对某重力坝进行模态和动力计算。研究坝体在不同边界条件下的响应,并对结果进行对比分析。计算结果表明,采用有质量地基模型并赋予黏弹性边界比无质量地基刚性约束边界假设更贴近工程实际情况,自振频率更低,加速度分布更合理且坝顶加速度放大系数较小。     

重力坝运行期纵缝开度的变化

柱状分缝重力坝在混凝土冷却到坝体稳定温度之后进行纵缝灌浆,在运行期间,纵缝似乎不应张开,特别是在高温季节,似乎纵缝应该被挤紧,而不应张开,但实际上有的重力坝纵缝却在冬季和夏季都是张开的。笔者从坝体温度变化、上游水位变化及纵缝间距等方面进行分析,阐明重力坝纵缝不但冬季会张开,夏季也可能张开,并用一个算例说明纵缝开度变化的基本规律。     

设有纵缝的重力坝地震反应分析方法

本文介绍模拟重力坝纵缝的二维缝隙单元，应用非直接对接的自由子结构模态综合技术，建立设有纵缝的重力坝地震反应非线性动力分析方法，以提高局部非线性动力问题的计算效率     

纵缝对混凝土重力坝变化的影响

为了了解用分缝分块浇筑法浇筑的混凝土重力坝的安全性，通过一库坝的实测值和传递不同大小应力的数学模型计算，研究了影响纵缝开度的因素，以及应力传递与纵缝开合程度的关系。得知纵缝开合随季节变化，其大小受库水位决定的下游面及坝内温度的影响；除纵缝张开部分外，其闭合部位可以传递压应力和剪应力；且由于纵缝上部的开合，坝内不会产生过大应力，故大坝是安全的。     

纵缝灌浆对混凝土重力坝工作性态的影响

运用接触问题的有限元法,模拟坝体逐步加荷过程,分析了某９０ｍ高混凝土重力坝纵缝灌浆与否对坝体应力、位移和纵缝面接触的影响。     

不同地震波荷载作用下重力坝破坏模型差异研究

随机性是地震荷载重要的特征因素之一,在抗震设计中不容忽视.本文选取金安桥重力坝作为研究对象,对大坝处于不同地震波荷载作用下的破坏模式差异展开研究,探讨不同类型地震荷载作用下重力坝的失效特征及动力响应,可以为重力坝抗震设计提供依据.研究结果显示,不同地震波荷载作用下重力坝的破坏模式存在明显差异,大坝位移变化幅值、损伤演化速度与输入的地震动荷载参数关系紧密.因此受地震荷载随机性影响,结构潜在的易损区域并不能仅通过某条单一地震波分析确定,需加强地震荷载频谱特性与结构动力响应相关性的研究.     

重力坝塑性极限分析

本文较系统地介绍了结构塑性极限分析的原理和方法。以某混凝土重力坝为计算实例 ,分别用下限法和上限法给出了该坝极限承载能力 (超载能力和材料强度储备能力 )的下限值和上限值 ,同时还给出了承载能力极限状态的应力场和破坏机构。从极限承载能力上限值和下限值相接近的计算结果可见 ,该法有较高的精度     

混凝土重力坝动力弹塑性损伤安全评价

本文利用能考虑混凝土软化并可反映实际损伤耗散的模型,对结构进行动力损伤分析,用损伤量这一表明材料或结构渐进破坏的指标,并结合结构应力重分布,对大坝进行地震安全评价。对Koyna坝动力弹塑性损伤分析结果表明,大坝的最大拉应力、最大压应力和损伤分布与Koyna大坝实际破坏情况大致相符,验证了计算模型的有效性。将其应用于三峡大坝的一个非溢流断面,得到地震作用下的弹塑性损伤响应,并据此评价大坝结构的安全性能和超载潜能。研究表明,利用损伤力学进行混凝土重力坝安全评价将取得较合理的结果,损伤是除应力之外对结构安全评判的可信指标。     

重力坝静动力结构特性及深层抗滑稳定性非线性有限元分析

重力坝的深层抗滑稳定性是保证大坝安全的一个重要条件。本文采用三维有限元数值模拟方法,对某重力坝坝体及坝基位移场、应力场,坝基稳定性及加固处理效果进行了静动力分析,探讨了在正常运行工况下地基加固前后坝体及坝基的位移场、应力场规律,坝基可能组合滑移面的抗滑稳定安全系数,以及进行地基加固后地震工况下的坝体动位移、动应力分布规律和坝基的抗滑稳定性,论证了坝基加固处理措施的必要性、有效性及大坝的抗震能力。     

强余震对主震受损重力坝非线性动态响应的影响

大量震害实例表明,一次大的主震之后往往会引发大量的余震,而强余震将对结构产生额外的损伤累积破坏。本文中利用能考虑混凝土软化特性并可反映实际损伤耗散的混凝土塑性损伤本构模型,采用Lagrangian算法,考虑库水与大坝和地基之间的动态相互作用,并验证了耦合模型的可靠性;同时对单个主震、单个余震以及主余震序列作用下混凝土重力坝的损伤累积破坏效应进行分析,从大坝损伤、位移响应及损伤耗散能等方面探讨了强余震对主震受损大坝非线性动态响应行为的影响。结果表明,强余震对主震受损大坝的抗震性能具有重要的影响,为此需要提高大坝的抗震性能水平,在大坝抗震设计中应给予重视。     

Calculation of the effect of seismic loads on earth dams by the linear spectral method

Conclusion The preceding calculation schemes and corresponding numerical results show that the available information on the properties of soil materials and methods of calculation (solutions of static and eigenvalue problems for a linearly elastic medium on the basis of the FEM, interaction of an oscillator with a half-plane, etc.) permit evaluating the seismic stability of earth dams within the scope of the standard method with approximate consideration of the most characteristic features for such structures (nonlinear deformability and saturation of the material, interaction with the foundation).Translated from Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo, No. 1, pp. 15–20, January, 1982.