龙开口碾压混凝土重力坝温度与应力仿真分析

采用有限单元法对龙开口碾压混凝土坝9号泄流中孔坝段施工期和运行期的温度场、应力场进行了全过程仿真分析,应力计算考虑了坝体自重、静水压力、温度荷载、随龄期而变化的混凝土弹性模量、混凝土徐变等因素。仿真结果表明:坝体泄流孔口在施工期形成了3~4 MPa的高拉应力,但运行期后应力减小至2 MPa;坝体上部由于在夏季浇筑温度较高,温降后形成的大温差产生了较高拉应力,但10 a后应力状态改善;大坝除坝踵处出现应力集中外,整体压应力水平小于2 MPa;孔口附近及大坝整体的应力状态是基本安全的。     

位于弹性半空间上的理想流体层动力反应——平面SV波入射

根据弹性固体与理想流体动力学方程,导出了固-液介质交界面上波的透射与反射系数的理论公式,分析了平面SV波从弹性半空间入射到与理想流体层的交界面时,弹性半空间的弹性模量和密度,平面SV波的入射角和频率,以及流体的体积模量和密度对理想流体层动压力的影响.     

基于概率的混凝土重力坝地震反应分析

引入基于概率意义的分析方法,对地震反应分析中由于地面运动记录的不确定带来的结构反应不确定问题进了研究,并结合地震危险性分析的成果,得到了重力坝地震反应的超越概率.分析中首先选取一定数量的强震记录,在不同的地震烈度下对结构进行非线性分析.继而对分析得到的工程反应参数引入对数正态分布假设,通过回归分析得到其统计信息,并结合场地危险性曲线,得到年超越慨率.最后对SAC/FEMA简化分析方法中各条假定对结果的影响进行了评价.对本文研究的重力坝而言,地震危险性曲线假定和工程反应参数均值变化规律假定带来的影响较小,而工程反应参数标准差假定会带来显著影响.     

二滩拱坝应力仿真及参数敏感性分析

本文基于已有的二滩拱坝温度荷载和材料参数反馈分析结果,对该坝运行期的应力状态进行了仿真分析。研究发现,坝面最大拉应力与气温密切相关并随季节周期性变化,冬季时下游面左右岸最大主应力分布明显呈不对称分布,左岸基本上以压应力为主,而右岸则出现较大拉应力区,最大值可达到2MPa以上。材料参数和温度荷载敏感性分析表明,冬季时下游坝面右岸出现的较大拉应力是由于大坝右岸基岩蚀变带和右 岸下游坝面温度偏低所共同造成的,但蚀变带弹模的变化对坝体应力的影响是局部的,不致于对大坝的安全运行产生不利影响。     

基于红外热成像的混凝土坝保温层缺陷检测方法

坝面保温层是保障高寒区混凝土坝长期安全运行的重要工程措施。紫外线照射会使保温层老化,削弱保温能力,引起坝体混凝土开裂,需要及时检测老化的保温层并进行修复。为此,基于红外热成像及图像处理技术,提出了一种非接触式的保温层缺陷快速检测方法。采用红外热像仪采集保温层表面热像图时间序列,对热像图序列进行二维傅里叶变换得到振幅图和相位图。根据像素点的所占比例和分布规律,采用K-means聚类方法对所得到的的振幅图和相位图进行聚类处理,以图像的方差筛选最优的振幅图和相位图,以此识别保温层缺陷。有限元模拟和两类保温层热成像试验的结果表明,这种非接触式的保温层缺陷快速检测方法能够准确地检测保温层中缺陷的大小和位置,可发展为一种适用于实际的混凝土坝保温层缺陷检测技术。     

拱坝坝面太阳辐射强度计算

本文基于三维拱坝有限元模型,建立了采用ASHRAE晴空模型,利用光线追踪算法准确计算周围地形和自身遮蔽的坝面太阳辐射计算框架。该方法能够准确计算拱坝坝面太阳辐射的不均匀分布,为温度场计算提供准确的边界条件。现场实拍照片与计算瞬时坝面辐射的比较,验证了光线追踪算法的准确性。冬季和夏季日平均太阳辐射计算结果表明,坝面太阳辐射分布随季节变化明显,以某工程为例,冬季左右岸差值可达100W/m2。考虑太阳辐射以后的计算温度场与实测值符合良好,证明该方法可用于工程实际。对计算结果的分析表明,拱坝的日平均太阳辐射主要是太阳直射辐射。坝面辐射分布主要由拱坝朝向决定,辐射强度由坝址纬度和朝向共同作用。     

库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响研究

本文中采用时域显式有限元方法,将库底淤积砂层模拟为重流体,以小湾拱坝为例,分析可压缩库水条件下库底饱和淤积砂层对高拱坝地震反应的影响。计算结果表明,从总体上来说饱和淤砂层的存在对高拱坝地震反应影响较小,但是仍有一些局部反应的变化值得注意。     

溪洛渡拱坝模态参数识别

随着一系列高拱坝在西南地区兴建,坝体的健康状况及其真实的抗震性能成为近年来研究的热点。模态参数反映坝体结构的动态特性,可用于评估坝体的健康状况及更新坝体抗震分析有限元模型。本文基于永善县两次地震记录和环境激励数据,分别采用带外源输入的自回归（ARX）模型、随机子空间法（SSI）和频域分解法（FDD）,识别溪洛渡拱坝的模态参数。结果显示,在相同工况下,不同算法识别结果的差异较小;当水位一致时,基于环境激励数据识别结果与基于地震记录识别结果基本一致,当库水水位从566 m变化到598 m时,坝体第一阶自振频率从1.63 Hz减小到1.51 Hz;地震前后识别结果基本一致,表明溪洛渡拱坝在经历两次地震作用后,坝体振动特性不变,坝体处于正常运行状态。     

地震波斜入射对高拱坝地震反应的影响

高坝地震反应分析通常假定地震波垂直入射,在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,建立了三维平面地震波倾斜入射的输入方法。采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射对小湾拱坝地震反应的影响。分析结果表明：与垂直入射相比,地震波倾斜入射可能显著增加对拱坝抗震安全性起控制作用部位位移、速度、加速度反应的频谱幅值放大系数,应该在拱坝地震反应分析中考虑地震波斜入射的影响。     

K(o)lnbrein拱坝坝踵开裂探讨及极限承载力分析

作为采用工程类比分析法评价小湾拱坝稳定性的一部分,本文在ABAQUS非线性有限元平台下,采用精细的三维有限元模型模拟了K(o)lnbrein拱坝运行期随着库水涨落的变形状态,模拟计算得到的坝顶位移时程与实测位移非常接近,坝踵屈服区与拱坝的实际开裂形态也比较类似,说明本文建立的K(o)lnbrein模型基本合理.然后对K(o)lnbrein原拱坝和加固后拱坝进行了超载分析,研究其极限承载力,同时引入四个安全系数评价拱坝四级极限状态.分析结果表明:K(o)lnbrein拱坝坝后支撑体加固对于减小正常工作状态下坝踵屈服区的效果显著,帷幕正常工作安全系数由加固前的0.90提高到1.20,保证了拱坝的正常运行.但是,加固措施对于拱坝的极限承载力提高有限.