地震荷载作用下高坝坝基的动力响应特征分析

采用有限元软件对某水利枢纽非溢流坝段进行抗震分析,建立非溢流坝段的动力计算模型,进行模态求解、反应谱分析。通过动力有限元的计算分析,表明在坝踵回填混凝土之后,坝体的应力状态得到了显著改善。     

高海拔沥青混凝土心墙坝地震荷载作用下残余变形三维动力响应数值研究

为了研究地震荷载对高海拔地区沥青混凝土心墙坝稳定性的影响,选择7. 14级地震,以有限元软件ABAQUS为基础建立数值模型,分别对坝体和心墙的残余变形和坝顶中心点位移随时间的变化进行分析,在此基础上对不同模量系数下的心墙残余变形和不同坝区库水位下的坝体残余变形进行分析研究。研究结果表明,坝体和心墙残余变形在垂向上体现最为明显,对总体残余变形的影响分别为61. 09%和47. 89%;地震发生后2. 1～12 s时间范围内坝体震荡最剧烈;随着模量系数的增加,坝轴线残余变形逐渐减小,残余变形分布由V型逐渐变成直线;随着库水位升高,坝轴线上残余变形在X方向逐渐减小,在Y方向和Z方向上逐渐增大。     

地震作用下双级加筋土挡墙的动力响应研究

为了研究汶川地震中一处双级加筋土挡墙的破坏机理,利用FLAC^3D有限差分软件进行动力分析;在此基础上,研究平台宽度的变化对双级加筋土挡墙抗震性能的影响。数值结果表明:汶川地震中,平台位置产生过大的水平位移和竖向位移是该双级加筋土挡墙发生局部破坏的原因;地震作用下,墙顶处水平位移最大值与不同的平台宽度之间呈非线性关系,上级挡墙的水平位移最大值随平台宽度的增加先减小后增大,而下级挡墙的水平位移最大值则随平台宽度的增加先增大后减小;增大平台宽度可以减小下级挡墙面板附近填土的竖向位移;在低烈度时,平台宽度对峰值加速度(Peak Ground Acceleration, PGA)放大系数影响较小;在高烈度时,平台宽度对PGA放大系数影响较大。因此通过设计合理的平台宽度能提高双级加筋土挡墙抗震性能。     

地震荷载作用下岩质边坡动力响应分析

岩质边坡的地震响应分析,与地震荷载的施加、动力边界的设定等一系列问题有关,采用动力时程法对某水电站尾水渠的岩质边坡进行动力响应分析,对地震荷载和渗流力的耦合作用下的响应情况进行深入研究。     

水平地震作用下单桩动力响应数值分析

利用MIDAS—GTS软件,对桩一土相互作用体系中单桩受水平地震动力响应进行三维有限元数值模拟,采用弹性阻尼人丁边界,分析了不同水平地震作用、桩长、桩径、桩长细比、桩身弹性模量、桩周土弹性模量及土体泊松比等参量对单桩水平位移和弯矩的影响。分析结果表明：合理的选取桩长、桩径等参量能有效提高单桩的抗震性能,同时,桩周土的各参数变化对单桩的水平抗震能力影响较大。     

基于ABAQUS的地震荷载作用下高土石坝心墙动力响应特性分析

为了研究土石坝心墙在地震荷载作用下的动力响应特性,以有限元软件ABAQUS为基础建立数值模型,根据材料对坝体分级施加荷载,并建立人造地震波模拟地震荷载,分别从模态、应力分布、拱效应和加速度时程曲线四个方面进行分析。得出以下结论:在沿坝高靠近2/3坝高位置处附近,心墙受力较为集中,拱效应达到最小值0.27,容易出现横向裂缝;在地震过程中,坝顶加速度时程曲线震荡幅度明显大于坝底位置,同时震荡的时间也较长;心墙在坝顶位置加速度达到最大值4.98 m/s~2。     

地震荷载作用下地下岩体洞室响应规律的研究

应用FLAC3D初步分析了地震荷载作用下埋深、洞室形状、地应力特征、动力参数等对地下岩体洞室应力特征的影响。分析结果表明,地震荷载下,在侧压系数λ<1的情况下,洞室常发生张性破坏,而侧压系数λ>1的情况下,洞室常发生剪切破坏;同时后者的剪切破坏大于前者,而张性破坏则小于前者。另外,模拟还发现洞室应力响应随埋深、地应力的增加而减小,随侧压系数的增加应力变化临界值由500m埋深减小到300m。洞室断面形状对洞室应力响应有一定影响,圆形断面洞室拱顶和拱底应力较马蹄形和矩形小。分析结果还表明,在地震荷载作用下,洞室位移随振幅以及持续时间的增大而增大,随着频率的增大而减小。     

地震荷载作用下的重力坝三维数值分析

基于结构动力学分析理论,对地震荷载作用下重力坝的动力响应进行了三维数值分析。首先建立了三维有限元模型,然后采用子空间迭代法计算了重力坝在空库和正常蓄水位工况下的前三阶振型的自振频率;采用时域响应分析方法计算了重力坝在正常蓄水位工况下的X向和Z向速度、加速度变化规律。     

地震荷载作用下双面边坡稳定性数值模拟研究

采用二维有限元程序PLAXIS-2D,系统地研究了地震条件下双面边坡的地震响应规律,计算了地震前后边坡的滑裂面和安全系数。结果表明,地震后,双面边坡仍处于稳定状态;较陡侧(左侧)边坡有明显的滑动趋势,并带动较缓侧(右侧)边坡上部岩体共同剪切滑动;左侧边坡塑性点分布范围明显扩大,并贯穿到右侧较缓边坡4/5高处,造成右侧边坡局部岩体拉断破坏;地震后边坡安全系数仅有1.08,稳定性较差,远小于地震前的1.32;地震前后边坡滑裂面基本相同。     

地震作用下多级平台路堑边坡的动力响应研究

以小江断裂带为背景,以岩体动力学参数研究为基础,利用FLAC3D软件建立单一均质岩质三维边坡概化模型,从加速度、位移、塑性区等方面研究地震作用下多级平台不同宽度对边坡的动力响应影响。结果表明,地震作用下单一均质岩质边坡的破坏模式是沿某一潜在贯通破裂面失稳;边坡平台临空面对地震波具有放大效应,但随着平台宽度增加地震波放大效应会被削弱;平台设置可减小坡脚剪应力集中,塑性区由坡体内部趋于坡体表面发展,有效提高边坡的整体抗震稳定性,但坡脚处仍易发生剪切破坏,应加强支护。     

移动荷载作用下周期支撑无限长梁动力响应

基于解析法,分析了具有周期等间距弹性支撑的无限长梁在移动荷载作用下的动力响应.当荷载进入考察梁段之前与离开后,梁不会产生振动.而且对于梁在空间距离上呈周期对的观测点,动力响应相同.无限长梁的振动方程采用Euler-Bernoulli梁微分方程,同时满足4个空间边界条件,利用Fourier变换求解微分方程.数值计算表明,当荷载移动速度较小时,梁的振动为准静态;同时,随荷载速度与激励频率增大,梁的振动变形也较大.     

地震荷载作用下某水利枢纽大坝响应机理分析

根据某水利枢纽大坝工程,对地震荷载下坝体响应机理进行分析.从坝体地震加速响应、动位移响应以及混凝土心墙坝应力响应3个方面进行分析.结果表明:大坝地震响应具有显著的辫梢效应,动位移与坝体高程呈正相关关系,地震影响下,混凝土心墙出现短暂的拉应力.在设计过程中,应当重视坝体结构对地震影响的放大作用,预留足够的安全度.     

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。     

渡槽结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应

针对渡槽结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应问题,以南水北调中线某渡槽为例,采用M法模拟桩周土体对桩的作用,采用基于Housner理论的弹簧质量模型模拟槽身与水体的相互作用,并利用三维有限元建立了渡槽结构在爆炸冲击荷载下的分析模型。利用时程分析法分别计算了渡槽结构在空槽、半槽水深、设计水深3种工况下,遭受爆炸冲击荷载时所产生的位移和应力。结果表明：槽身的最大位移响应和最大应力响应均大于槽墩的,槽身中部的最大拉应力响应大于槽身两端的,侧墙顶端和底板中部拉应力响应相对较大,而槽墩上部的最大位移响应和最大应力响应又大于槽墩下部的;在空槽时,槽身内最大拉应力和最大位移响应最大,此时对结构最为不利。     

地震荷载作用下大坝系统的非线性动力损伤分析

本文在连续损伤力学理论基础上,把非线性动力损伤的概念引入岩石类介质的本构模型,分别提出岩石类材料的脆性动力损伤和粘弹塑性动力损伤破坏模型。同时,将损伤、渗流及孔隙率演化等相互耦合的有效应力概念引入Mohr-Coulomb破坏准则,用于分析在渗流压力、损伤发展、孔隙率演化和动应力共同作用下堤坝及岩基系统的非线性地震动力损伤,建立了相应的二维有限元动力损伤数值分析模型,并应用于地震荷载作用下的龙滩混凝土重力坝及其岩基的破坏过程分析,分析结果可作为大坝的安全性评估的依据。     

地震荷载作用下路堤式加筋土挡墙结构力学特性数值分析

基于有限元数值模拟, 分析了路堤式加筋土挡墙在自重荷载作用下的水平位移、竖向沉降以及基底垂直应力的分布规律, 研究了地震荷载作用时, 不同激励加速度条件下路堤式加筋土挡墙加速度的放大效应以及对其水平位移的影响。计算结果表明:在结构自重荷载作用下, 挡墙基底垂直应力呈曲线分布;路堤中心竖直沉降最大, 路堤水平位移沿高度呈现凸肚状;地震荷载激励加速度峰值越大, 加速度放大效应越明显, 水平位移随激励加速度增大, 其变化幅值增大;不同路堤, 存在最优R_inter值。     

地震荷载作用下尾矿坝结构的动力特性分析

基于结构动力学分析理论,对满库工况下某尾矿坝在地震荷载作用下动力特性进行计算分析。首先建立了三维有限元模型,然后采用有限单元法获得了前3阶振型自振频率、结构位移和应力、X向和Z向速度与加速度时程等动力响应。分析表明,在加载过程中,尾矿库区的形变状态、速度、加速度水平均处于较高状态,需要采取相应措施,防止动载破坏发生。     

地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立某一赋含地下水的顺层岩质边坡三维模型,基于Finn动孔压增长模型,对边坡在地震作用下的加速度响应规律作了流固耦合分析,并就地下水对边坡塑性区分布的影响作了简要分析。数值计算结果表明:含地下水边坡的地震动峰值加速度PGA放大系数和坡顶加速度均大于无水边坡,地下水位升高时,PGA放大系数和坡顶加速度呈波动变化,当边坡土体处于完全饱和状态时,两者均明显增大;坡脚加速度随水位变化也呈波动状态,当边坡土体处于完全饱和状态时,同样明显增大;含地下水边坡的PGA放大系数等值线比不含地下水时的曲线分布更为杂乱,规律性较差,但仍具有明显的加速度垂直放大效应和临空面放大效应;表面风化层的塑性区随水位升高,其拉剪共同作用破坏单元逐渐增加,表面边坡的破坏效应逐渐增大。综合加速度、坡顶位移和塑性区分布来看,地下水对地震作用下顺层岩质边坡的稳定不利。     

基于动力离心模型试验的弱透水夹层尾矿库地震响应研究

尾矿库是具有高势能的泥石流灾害源,一旦发生溃坝会对下游人员和设施造成极大威胁。本文基于离心机振动台,针对含弱透水夹层的上游法堆石尾矿坝开展了动力离心模型试验,模拟了典型尾矿库在地震作用下的破坏过程。重点探究了尾矿库内部孔隙水压力变化规律、地震作用下尾矿液化的形成和发展规律以及库内弱透水层对液化破坏过程的影响。试验结果表明:尾矿坝受地震荷载作用时,初期坝的安全程度较高,不易发生破坏,溃坝则主要是由于尾矿库内部孔压升高造成局部发生液化,进而导致尾矿坝发生变形和破坏。尾矿坝发生变形前期,主要以尾矿水平向下游流动为主,未发生液化的部分则以相对完整的整体发生位移;尾矿库内部的弱透水层会影响内部孔压积累的过程,同时会加速附近土体的液化过程。