沙牌拱坝整体抗震安全性评价

以沙牌拱坝为例,将坝体及两岸潜在滑动块体在内的近域地基作为一个体系,考虑坝—基—库水动力相互 作用、坝体混凝土破坏、无限地基辐射阻尼、坝体横缝与坝肩可能滑动岩块结构面的动态接触非线性效应及坝基 裂隙岩体的非线性等因素的影响,研究了沙牌拱坝在不同概率水平地震作用下的地震响应与破坏形态,提出以坝 体控制性位移时程曲线的突变并无限增长、坝基交界面出现贯通性破坏区及有限元计算发散作为拱坝整体失稳的 判据,评价了高拱坝的整体抗震安全性,获得了一些有益的结论,可供借鉴。     

高拱坝地震灾变破坏机理与溃坝仿真分析

以天花板拱坝为例,应用三维可变形离散元程序(3DEC)及其强大的二次开发功能,充分考虑坝体—地基—库水系统的耦合作用、坝体缝面与坝肩裂隙岩体结构面在强震时错动、张合的非线性接触影响及远域地基能量逸散的辐射阻尼等因素,建立了符合实际工作性态的拱坝—地基系统地震破损失稳全过程的非线性数值分析模型,提出了判断拱坝系统由整体性遭受局部损坏到最终失效溃决的具有可操作性的工程指标和安全评价方法。实例应用结果表明,本文方法合理、有效。     

白鹤滩拱坝施工期地震反应分析

拱坝在施工期具有"上梁下拱"的结构特点,遭遇地震情况时上部悬臂梁坝段会对坝体产生较大影响。白鹤滩施工期拱坝的悬臂梁高达80m,因此不能忽视其施工期的抗震研究。综合考虑无限地基辐射阻尼效应、横缝接触非线性等因素的影响,对施工期和运行期工况的动力响应进行计算,比较分析运行期完整拱坝结构与施工期拱坝的不同规律。结果表明,施工期坝体上部位移变化幅度增大,在封拱高程处出现应力集中现象,顶拱处整体的顺河向加速度水平提高,悬臂梁使得横缝的开度更加剧烈。     

地基弹性模量对拱坝坝体应力和位移的影响

为了了解不同高程的地基弹性模量对拱坝应力和位移的影响,以某混凝土双曲拱坝为例,依据拱坝的受力特性将地基分为三种材料分区,对应三种分区选取了三种计算方案,采用有限元分析软件ABAQUS分析了三种方案下拱坝对地基弹性模量的响应特性。结果表明,坝体第一主应力较第三主应力对地基弹性模量的变化更加敏感;地基弹性模量小于坝体弹性模量的40%时,地基弹性模量对坝体的应力和位移影响最为显著;加大坝体中上部地基的弹性模量和降低坝体下部地基的弹性模量,均可降低坝踵处的第一主应力。     

坝体及地基弹性模量分区对碾压混凝土拱坝应力应变的影响

为改善碾压混凝土拱坝的应力应变分布状态,以某碾压混凝土拱坝为基础模型,利用有限元分析软件ANSYS模拟分析了5种坝体材料分区和3层地基材料分区碾压混凝土拱坝的动力响应特性及坝体应力分布。结果表明,随坝体材料弹性模量的整体提高,拉应力值由未分区的1.418 MPa减小至1.374 MPa,顺河向动位移均方根显著减小;坝体中下部地基弹性模量的选择对碾压混凝土拱坝应力分布影响较大。研究成果可为碾压混凝土坝温控防裂提供参考。     

高拱坝流固耦合动力特性研究

高拱坝的动力特性分析是高坝抗震设计的重要内容。结合拉西瓦拱坝,考虑流固耦合作用及粘弹性边界影响,建立拱坝—地基—库水三维有限元模型,以研究库水对拱坝结构振动频率和振型的影响,借助反应谱理论对拱坝进行反应谱计算与分析。结果表明,坝体位移以顺河向为主,位移最大处出现在坝顶;坝体应力主要为拉应力,应力最大处出现在坝顶附近,计算结果与事实情况相符,符合拱坝震动的一般规律;在设计反应谱的振动作用下,该拱坝未出现大范围的破坏,满足《水工建筑物抗震设计规范》要求。     

拱坝—库水动力流固耦合作用的有限元数值研究

针对库水在拱坝结构动力响应分析中的重要影响,采用大型有限元分析软件ADINA验证了势流体单元模拟坝体—库水间耦合分析方法的正确性,并以西南某高拱坝为例,分析了考虑库水压缩性及库水位高度等条件下的坝体动力特性,获得了库水对拱坝动力特性的影响规律,可为拱坝抗震设计提供参考。     

三种水闸—地基模型在某泄水闸动力反应分析中的应用与比较

鉴于水闸震害现象较为严重,分析了刚性地基模型、无质量弹性地基模型和人工边界模型的适用范围,并以某土基上的水闸为例,对比了不同地基模型对水闸动力反应的影响。结果表明,对土基上修建的水闸进行动力计算时应考虑土—结构相互作用和辐射阻尼效应的影响。     

高拱坝与地基体系损伤破坏分析

为了更好地反映高拱坝与地基体系在不同状态下的破坏过程,需同时考虑坝体和地基的损伤破坏。基于损伤力学理论,采用反映岩体变形模量不均匀分布的Weibull数值模型,建立了拱坝-地基体系损伤破坏分析的数值模型,并以锦屏一级高拱坝为例,同时考虑坝体及地基损伤,分别模拟了拱坝-地基体系在静力超载和地震作用下的损伤破坏过程。结果表明,锦屏岩基在静力超载下具有较大的安全度,而在地震作用下由于坝体-地基的动态相互作用,其损伤对拱坝体系损伤破坏过程影响较为明显。     

考虑库水可压缩性的高拱坝动力特性分析

结合实际工程给出了考虑库水可压缩性时高拱坝动力特性的数值求解方案.计算结果表明,库水的可压缩性对坝体的自振频率、振型参与系数和振型等动力特性均有较大的影响.考虑库水可压缩性之后,计算坝体动力特性时计算量略有增大,建议采用可压缩库水模型求解高拱坝的动力特性.     

考虑无限元边界的混凝土重力坝动力损伤分析

针对无限元边界模拟地基可解决使用截断地基时地震波在地基中的能量无法逸散的问题,以观音岩重力坝为例,采用混凝土塑性损伤模型和无限元人工边界,计算了重力坝在不同地震荷载作用下的动力时程响应,验证了无限元边界对地震波能量的逸散作用,比较了材料损伤引起的材料刚度降低对坝体响应的影响,获得了不同地震荷载下坝体损伤的发展规律。     

基于内力法理论的拱坝动力计算

基于动力拱梁法理论,借助GDP32X软件在拱坝体形优化过程中进行敏感性设计,引入了GRUD系数以计算拱 坝的动力反应,直接应用地震动加速度波及快速傅里叶变换解算拱坝动力方程,并以松塔拱坝为例进行了实例验 证。结果表明,本文方法科学、合理、实用、有效。     

考虑横缝影响的某双曲拱坝动力分析

基于某拱坝有限元模型,采用动接触模型模拟拱坝横缝,分析横缝对拱坝地震响应的影响及动力作用下拱坝横缝的开度。与无横缝模型结果对比分析表明,横缝的存在会使拱坝应力重分布,且其张开可减小拱向应力,同时增加梁向应力。从最大主应力角度考虑,横缝的存在削弱了拱坝的整体性,导致最大主应力增大,但对位移的影响不大;横缝开度较大区域集中在拱冠梁和左右岸坝肩位置,因而横缝影响在拱坝动力分析中不可忽略。     

分缝自重与整体自重对乌东德拱坝动力横缝张开度的影响

针对分缝自重与整体自重对乌东德拱坝在地震作用下横缝张开度的影响,采用接触力模型对其进行对比分析。结果表明,两种自重施加方式造成坝顶横缝张开度分布规律不同,但最大张开度数值相差不大,地震结束后横缝均处于闭合状态;对两种自重施加方式,上下游坝顶横河向压应力分布是影响横缝张开度分布的主要原因。这对乌东德及类似高拱坝工程具有参考价值。     

基于锥体理论的三维拱坝无限地基SBFEM模型

基于锥体动力学理论,提出一种合理的三维拱坝无限地基SBFEM模型,利用具有马鞍面为表面的半无限空间代替拱坝无限地基。经算例验证,该模型精度可靠,能够方便高效地解决拱坝—无限地基的相互作用问题,从而拓展了SBFEM的应用范围。     

曲线重力坝的动力特性和地震反应分析

以某典型混凝土曲线重力坝为例,充分考虑坝体、推力墩、溢流墩和岩基的相互作用,采用空间组合有限元直接滤频法求解地基—坝体系统的自振频率、周期和振型,按振型分解反应谱法计算地基—坝体系统的地震反应。结果表明,地基—坝体系统前6阶振型的振动主要是坝体的整体振动,而后面的高阶振动则主要是以坝顶或下游表面溢流墩的局部振动为主,地基的振动量很小;正常水位下地震时坝体的最大动位移发生在坝顶的顺河流向,最大值为22.1 mm,地基的位移很小;正常水位下地震时坝体的最大动应力分量发生在靠右岸2/3高程附近的横河流向,最大值为2.78 MPa。     

库水位变化对砼拱坝动力响应特征的影响

从动力平衡方程出发,在定性分析库水位变化对混凝土坝坝体动力响应特征影响的基础上,采用解耦分析方法,并引入一种接缝薄层单元来模拟横缝的非线性力学行为,计算不同库水位工况混凝土拱坝在典型地震作用下的动力响应,分析库水位变化对坝体动力响应特征的影响。结合小湾水电站实例,同时考虑横缝非线性行为和动水压力作用,计算分析了横缝缝面法向正应力拉压分布在不同库水位下的变化情况、横缝上游面在地震波作用下开度的变化规律,以及该拱坝在不同库水位作用下的频率变化,分析结果对拱坝的正常运行具有一定的指导意义。