基于坝肩失稳破坏模式的高拱坝地基体系地震易损性分析

为了开展高拱坝-地基体系整体稳定地震易损性分析,从坝肩潜在滑块滑动失稳破坏模式出发,综合考虑了地震动和材料参数的不确定性,采用增量动力分析方法（Incremental Dynamic Analysis,IDA）,开展了基于概率统计框架的1000次非线性动力响应分析。分别采用特征点残余滑动位移和滑动面积比作为评价结构响应的性能指标,以地震动峰值加速度（peak ground acceleration,PGA）为地震动强度指标,定量的划分了高拱坝-地基体系的不同性能水平,绘制了地震易损性曲线,并对不同极限状态下的地震易损性进行了评估和分析。结果表明,基于特征点残余滑动位移的IDA曲线可以将高拱坝-地基体系分别划分为局部滑动破坏和整体滑动失稳破坏两个破坏等级;基于滑动面积比的IDA曲线可以划分为轻微滑动破坏、中等滑动破坏和整体滑动失稳破坏三个破坏等级;从而根据高拱坝-地基体系的实际地震需求从概率意义上评判结构所处的破坏状态,为高拱坝的抗震优化设计、加固和维修决策提供科学依据。     

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。     

全级配碾压混凝土单轴动态拉伸试验研究

大坝混凝土动态性能是影响混凝土高坝抗震安全的关键因素之一,在地震作用下重力坝的破坏主要发生在坝头、坝踵及坝体局部拉应力较大的区域,开展全级配碾压混凝土动态拉伸试验研究是为满足不断深化的碾压混凝土大坝抗震研究需求.本文使用中国水利水电科学研究院的大型动、静态材料试验机对全级配碾压混凝土试件开展单轴动态拉伸试验研究.试验混...     

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。     

两种非线性模型下重力坝强震破坏机理研究

以某重力坝为例,在已有研究的基础上,分别采用塑性损伤模型和动接触力模型,对混凝土重力坝进行非线性动力分析,研究讨论了坝体头部强震破坏进程、破坏机理以及在贯通前后上下游节点对位移差变化情况,并基于两种模型的本构关系,对比分析了两种模型下重力坝强震损伤破坏演化过程的差异及其对重力坝极限抗震能力的影响。研究结果表明,采用塑性损伤模型计算的混凝土坝坝体头部折坡处的开裂要早于接触模型,但是开裂进程比接触模型慢;若以坝体头部开裂贯通为依据,损伤模型和接触模型的极限抗震能力相差不大,接触模型略低;对头部存在明确层面、不需要考虑网格细化问题等的碾压混凝土坝可采用接触模型,对于不存在明确层面的情况,建议采用损伤模型。     

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.     

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。     

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。     

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。