汶川地震中沙牌拱坝震情验证研究

本文针对汶川地震中沙牌拱坝的抗震表现,从推求坝址地震复原波、测定坝体混凝土材料实际强度两个方面力求使地震反应分析中的计算条件接近汶川地震中沙牌拱坝的实际情况,并在计算分析中通过调整拱坝接缝的初始强度取值,比对沙牌拱坝在汶川地震震后调查所体现的震损情况以推断震时实际的缝面强度。计算分析与实际抗震表现均验证了沙牌拱坝-地基体系具有较高的实际抗震能力,依据沙牌拱坝抗震表现分析了高拱坝体系较高抗震潜能的主要来源,说明遵照我国抗震规范精心设计施工的高拱坝—地基体系具有较大的抗震潜能。     

强震区碾压混凝土重力坝非线性地震响应分析

针对传统的线弹性模型不能准确模拟强震区碾压混凝土重力坝的地震响应问题,介绍了考虑坝体材料非线性的损伤模型和考虑接触非线性的缝接触模型,并将这两种模型应用于鲁地拉重力坝非线性地震响应分析中,以坝头部的裂缝贯穿为"破坏"准则,计算裂缝贯穿前坝体所能承受的最大地震作用。结果表明,在该准则下,材料非线性模型和接触非线性模型分别算出最大荷载作用为1.6倍设计地震和1.5倍设计地震,计算结果十分接近,均可用来评价碾压混凝土重力坝的极限抗震能力。     

重力坝深层抗滑稳定研究

对地质条件复杂的某重力坝工程挡水坝段，以非线性有限元法进行静力荷载作用下的深层抗滑稳定研究，揭示了由于基岩内部软弱结构面的存在和变形而使地基逐步破坏并导致坝体和地基最终失稳的机理。与刚体极限平衡法分析结果相比较，指出后者的局限性及其原因。同时建议对将发生大变形为滑裂体提供运动空间的软弱带直接进行加固，这一措施可有效防止重力坝的深层抗滑失稳。     

高拱坝抗震钢筋配置方案研究

采用显式有限元结合人工透射边界的地震波动模拟方法和动接触力模型，进行了一高拱坝多种布设抗震钢筋方案的分析比较，基本方案为在坝体上部106m高的范围内布设6层拱向钢筋，每层上下游面各放置96根φ32的含钒抗震钢筋HRB400，对坝体上下游均布设钢筋、仅坝体上游布置钢筋、坝体上游距坝面4m位置布筋，以及坝体上游距坝面4m位置配置数量减半的抗震钢筋的4种方案均与不配筋计算方案的结果进行了比较，以抗震钢筋的主要功能即限制坝体横缝在地震中的张开度为主要考察依据，在满足张开度限制条件下，又考虑施工方便和经济性要求，推荐了在坝体上游距坝面4m位置配置数量减半的抗震钢筋是较为经济、合理的高拱坝抗震钢筋配置方案。     

混凝土拱坝横缝对坝肩抗震稳定的影响

简单介绍了将刚体极限平衡法与考虑横缝的拱坝－地基系统有限元静动力分析相结合，将有限元时程分析的计算成果用于刚体极限平衡求解高拱坝坝肩块体抗滑稳定安全系数的基本思路和计算公式，并详细推导了模拟拱坝横缝动态张合效应的动接触力模型基本公式。最后又以两个实际工程为例，在考虑无限地基辐射阻尼作用的条件下，区分有、无横缝两种情况，在有限元静动力分析的基础上，用本文介绍了方法分别进行拱端推力、块体震力，以及块体动力安全系数的分析，通过这两种工况计算结果的对比，揭示拱坝横缝对坝肩抗震稳定的影响。     

乌东德拱坝非线性地震反应分析

本文在计入坝、地基和库水动力相互作用的情况下,用LDDA(拉格朗日不连续变形分析)模拟拱坝横缝,粘弹性边界为吸能边界的拱坝地震输入模型计算乌东德拱坝非线性地震反应,研究无限地基辐射阻尼和拱坝横缝对坝体反应的影响,分析乌东德拱坝的静动力响应和拱坝横缝在地震作用下的张开情况,并将其计算成果与基于人工透射边界的时域显式有限元方法进行了比较分析.     

孔口闸墩对溪洛渡拱坝静动应力的影响研究

采用显式有限元结合黏弹性人工边界的地震波动反应分析方法,在计入坝体横缝动态接触非线性影响基础上,对溪洛渡拱坝采用模拟孔口及闸墩结构、仅模拟孔口不模拟闸墩和孔口闸墩结构均不考虑的3种模型进行地震响应分析,研究孔口、闸墩结构和大坝的静态和静动综合应力响应。对比分析结果表明,孔口、闸墩的存在对大坝主体的静动综合应力分布规律影响不大,而孔口闸墩区域位于动态反应较大的坝体中上部,由于闸墩的悬挑及截面变化的复杂性,以及孔口对坝身的削弱作用,这一区域将出现数值较大的拉应力集中区,主要分布于上游闸墩根部和下游面深表孔之间以及顶部大梁位置,在溪洛渡拱坝深孔、表孔抗震设计中应予以重视。     

高拱坝抗震安全研究

我国是多地震国家,高坝大库多建于西部强震区,其中坝高超过200 m的大坝多为混凝土拱坝,其抗震安全至关重要。结合2018年11月颁布实施的《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)的编制工作,在高拱坝抗震方面取得的主要研究成果,包括大坝抗震设防水准框架、大坝地震动参数的合理确定、大坝地震动输入机制、大坝—地基系统整体抗震稳定分析和大坝坝体强震损伤破坏机理分析,据此提出了最大可信地震下高拱坝抗震安全定量评价指标。     

基于点面接触的三维结构地震接触模拟

工程结构包括拱坝、岩质边坡等在强地震作用下可能沿结构面、节理面等产生滑移,对接触面的模拟关乎结构抗震安全评价的可靠性。本文针对结构在地震作用下接触面产生较大滑移的情况,提出采用点面接触模型和动接触力模型进行模拟。推导了适于点面接触的动接触力模型公式;采用主从接触算法,通过全局搜索缩小搜索范围,在局部搜索层次基于内外算法确定接触点对,避免经典点面算法中存在的盲区问题,提高搜索判断的精度和效率。采用经典楔形体稳定问题对本文模型进行了验证,通过施加地震激励研究其动力稳定性,并将点面接触和点点接触的计算结果进行比较,发现前者获得的结构响应大于后者,且其差异随着地震加速度幅值的增大而增大。进一步将该模型应用于拱坝的地震响应分析,结果表明对于相对较小的地震,两种接触模型计算结果基本一致;但对于超强地震,横缝发生较大相对位移,点点接触模型的计算结果偏小,对应力值的低估更为明显。总的来说,对于结构在强地震作用下产生较大滑移的情况,采用点面接触模型可更好地反映实际情况。