碾压混凝土重力坝层间应力地震响应分析

强震作用下碾压混凝土重力坝的动力响应特征和破坏与碾压层的层状性态密切相关。基于碾压混凝土中碾压层与本体混凝土力学参数关系,以及横观各向同性本构模型,利用宏观等效单元建立了地震动作用下含碾压层影响的重力坝等效模型。利用此模型进行了地震作用下的计算,将常态混凝土坝坝体应力与碾压混凝土坝各碾压层间应力进行比较。结果表明,文中的等效单元方法能够反映出强震作用下碾压层特征对结构的动力响应特性的显著影响,并且能够大幅度提高计算效率,节约计算时间和成本。对不同碾压层等效厚度的比较可以看出,当软弱夹层厚度较大时,它对坝体层间应力的影响更为明显。     

阶梯地形下坝-库水-地基非线性相互作用的动力模型与多因素耦合模拟

为了更精细模拟阶梯地形坝址的混凝土坝在考虑材料非线性、库底吸收等多因素耦合下的地震响应,需要发展适用的坝-库水-地基非线性相互作用动力模型,其中合理的地震动输入是面临的首要问题之一。本文根据波场分离原理和坡面应力自由条件,提出了求解阶梯地形地基自由场的计算方法和该场地条件下坝-基体系的地震动输入方法,可较为准确地反映阶梯地形对坝体动力响应的影响。通过构建坝-库水-阶梯地形地基全域分析模型,可全面考虑坝-库水、坝-复杂场址动力相互作用以及坝体混凝土、近场基岩的非线性力学特性,从而提高了重力坝整体抗震安全评价的合理性。通过场地反应分析和波动散射分析的数值算例,验证了输入方法的有效性。并以阶梯地形下某重力坝挡水坝段为例,研究了场址条件对静-动力组合作用下坝体损伤演化的影响规律,结果表明:距坝踵约一倍坝高以外淤泥覆盖层的吸能作用对坝体损伤影响轻微;岩基的塑性主要从坝踵开始,导致坝踵损伤减轻,坝体位移响应改变,对水平方向的影响更大。     

基于NGA模型的主余震序列作用下重力坝损伤破坏研究

传统的线弹性模型和弹塑性DP模型难以真实反映混凝土、岩石地基在遭遇超出其抗拉压强度时的损伤破坏规律。为更加全面地评估余震作用对已损重力坝结构的累积破坏影响,本文采用塑性损伤力学模型来模拟坝体的动力损伤,同时考虑岩石材料的非线性性质,将塑性损伤力学的方法推广到岩体材料,建立了大坝坝体与地基的整体损伤力学模型,实现了重力坝整体动态损伤演化全过程模拟。结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,分别研究了单次主震、单次余震以及主震后余震对强震区混凝土重力坝坝体地基整体损伤演化的影响。研究结果表明:余震作用对坝基的塑性应变累积效应显著,对于主震受损的混凝土重力坝结构,余震作用能够引起结构较大的二次残余变形。     

重力坝坝体开孔对大坝抗震性能的影响

重力坝实际震损多出现在坝体中上部,坝身孔洞也常布置于此,地震作用下坝头孔洞附近成为抗震安全的薄弱部位。以某待建水电站碾压混凝土重力坝厂房坝段为例,基于ADINA有限元软件建立考虑坝体-地基-库水相互作用的三维有限元动力计算模型,研究了在强震作用下考虑大坝开孔与否对坝体自振特性、坝体位移、主拉应力和裂缝开展情况的影响。结果表明,考虑坝体开孔对大坝整体刚度影响不大,但对局部应力影响显著,抗震设计须重视坝体实际开孔情况,采取加强配筋和提高混凝土标号等措施。研究成果可为同类工程抗震设计提供参考。     

库底淤积层对重力坝动力损伤的影响研究

为真实反映出库水及沉积层对重力坝多耦合体系的影响,文章将库底淤积层考虑为黏性、大密度可压缩流体,同时考虑到坝体混凝土在超出其抗拉压强度的外荷载作用时表现出的强非线性性质,用混凝土损伤模型模拟重力坝坝体的动力损伤,据此建立了能够合理反映坝体混凝土动态损伤演化过程的多耦合仿真模型。基于Koyna重力坝工程,以库底淤积层厚度作为变量,在时域内进行有限元分析,通过对比模型损伤区域、能量耗散指标和位移响应,量化了不同淤积层厚度对重力坝多耦合体系损伤的影响。分析结果表明:随着库底淤积层厚度的增加,能一定程度降低重力坝坝体的地震损伤破坏。     

龙滩碾压混凝土重力坝地震影响分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝，采用频率响应分析方法对高碾压混凝土重力坝的地震响应规律进行了较为深入的探讨，分析了不同频率地震动对龙滩重力坝坝体动力响应的影响规律，所获结论对重力坝抗震设计及抗震研究工作提供了依据。     

横观各向同性对碾压混凝土重力坝动力特性的影响

碾压混凝土重力坝是采用逐层碾压施工方法形成的大体积混凝土,在竖向和水平向具有不同的弹性常数.采用有限元方法,研究在弹性地基上空库和正常蓄水位两种工况下碾压混凝土重力坝的动力特性,及横观各向同性对坝体动力特性的影响.结果表明,横观各向同性对坝体振型影响不大,但竖向弹性模量的减小使坝体自振频率值明显降低.     

铅厂电站碾压混凝土重力坝粘弹性有限元分析

碾压混凝土重力坝由于其筑坝技术的特殊性,坝身存在为数众多的水平施工层面,坝体整体性被削弱,产生明显的各向异性和粘弹性特征,影响大坝的安全性。分别采用三维线弹性有限元、弹塑性有限元和粘弹性有限元法,对铅厂电站碾压混凝土重力坝典型坝段的静力特性和运行期坝体粘弹性特征进行分析。3种不同的有限元分析结果表明,粘弹性分析的应力数值同线弹性分析结果较为相近,较弹塑性结果稍大;位移较线弹性及弹塑性分析的结果更大,同时,粘弹性导致后期变形。因此,这种由于坝体材料粘弹性特性引起的位移持续增长的现象应该得到足够的重视。     

龙滩大坝应力和稳定计算分析研究

通过有限元计算对龙滩碾压混凝土重力坝的应力和稳定进行了研究。分别对溢流坝段、挡水坝段进行了静力和动力分析，其中引入节理单元和低强度单元考虑混凝土碾压层之间的稳定与弹塑性问题。对大坝的抗震安全性作了评估     

基于不等比例降强度参数的龙滩碾压混凝土坝稳定分析

采用考虑坝体坝基渗流、大坝分期加高、温度效应和应变软化等因素的弹塑性有限元和不等比例降材料强度参数的方法，分析了龙潍碾压混凝土重力坝前、后期挡水段和溢流段的渐进破坏过程、破坏机理和极限承载能力。计算结果表明，龙滩大坝是安全稳定的。