考虑横缝的天花板高拱坝非线性地震反应分析

基于大型结构分析软件ADINA,建立了考虑横缝的高拱坝非线性动力仿真模型.并以云南省牛栏江天花板碾压混凝土拱坝为例,从横缝的张开变化规律、坝体的应力分布等角度,研究了地震作用下拱坝横缝的非线性动力反应及对大坝抗震安全的影响.结果表明,横缝张开能释放大坝的拱向应力,降低坝体的动力响应,且横缝在地震过程中可能发生往复开合,但张开度均不大,对横缝止水材料不会产生破坏,大坝能承受设计地震考验.     

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。     

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。     

MCE地震作用下全坝段三维碾压混凝土重力坝动位移分析

碾压混凝土重力坝切割式横缝接触面存在一定初始强度,忽略该强度与坝体实际运行状态差异较大。对此,基于ABAQUS有限元分析软件,考虑各相邻坝段间的相互作用力和切割式横缝接触面初始强度,对全坝段三维光照碾压混凝土重力坝—地基—库水体系进行有限元数值模拟,分析了碾压混凝土重力坝在最大可信地震作用下的动位移响应。结果表明,忽略碾压混凝土重力坝切割式横缝接触面初始强度会降低坝体动位移响应程度,且三维数值模型相对于二维更能反映重力坝各相邻坝段间相互作用行为,对高碾压混凝土坝非线性动力响应理论研究有一定参考价值。     

强震区高拱坝的两种抗震措施效果研究

为研究拱坝在坝体上部跨横缝配筋和设置阻尼器两种抗震措施效果,以大岗山拱坝为例,基于在 有限元软件ABAQUS平台上二次开发的有限元模型分析,采用限制缝面切向滑移的接触单元模型模拟切向 完全约束的高拱坝横缝在地震动荷载作用下张开、闭合的非线性力学行为,并采用点点接触的弹簧单元 模型表示横缝插筋的作用,应用ABAQUS中的阻尼器模型考虑设置阻尼器的作用。计算结果表明,两种措 施均可控制强震区高拱坝在强震作用下横缝开度,但设置粘滞阻尼器后抗震作用不明显。     

近断层地震动作用下混凝土高拱坝损伤特性研究

我国西部地区已建或拟建一批混凝土高拱坝,其中许多位于结构复杂的地震断裂带,更易发生近场强震,可能引起高拱坝的严重损伤,因而有必要分析近断层地震动作用下高拱坝的损伤特性。考虑拱坝坝体的横缝及塑性损伤,建立某高拱坝的动力非线性有限元模型。从PEER强震数据库选取12条包括破裂前方脉冲、滑冲脉冲和无脉冲的近断层地震动作为输入波,分别从损伤破坏规律、耗能特点和坝顶中点位移响应等方面探讨其对混凝土高拱坝动力响应的规律。研究结果表明,破裂前方脉冲地震动作用下拱坝的损伤破坏、能量耗散及位移响应均最大,无脉冲地震动次之,滑冲脉冲最小;破裂前方脉冲和无脉冲地震动引起的坝体损伤和地震响应较大,应予以重视;滑冲脉冲作用下坝体的损伤破坏可忽略不计。     

小湾拱坝跨横缝抗震钢筋的影响因素分析

利用考虑钢筋滑移的拱坝横缝配筋动力非线性模型，对设计地震荷载工况下的小湾拱坝进行了三维动力非线性有限元分析，研究了跨缝钢筋与周围混凝土的粘结质量、钢筋直径等因素对跨缝钢筋控制横缝变形的影响，为横缝变形控制措施的工程应用提供了有意义的参考。     

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。     

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。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

高拱坝建基面相对损伤面积敏感性分析

基于损伤本构关系的非线性有限元能较为真实地模拟拱坝的实际工作性态,但用于高拱坝安全度评价时水压力和温度荷载、坝体混凝土的弹性模量和抗拉强度、地基岩石的弹性模量等均具有随机性。以某高拱坝为例,以温降荷载组合作为基本研究工况,根据地形地质条件和坝体体形及施工过程,建立高拱坝非线性有限元计算模型,通过正交试验法建立18种计算方案,得到不同方案下上下游面、建基面相对损伤面积,再运用无量纲化和多元线性回归分析的方法计算建基面相对损伤面积与各影响因素之间的关系。结果表明,建基面相对损伤面积与水荷载、温降荷载呈正相关,与地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度呈负相关。对建基面相对损伤面积的影响程度从大到小依次为水荷载、地基岩石弹性模量、坝体混凝土弹性模量、坝体混凝土抗拉强度、温降荷载。     

横缝灌浆对向家坝岸坡反拱坝段工作特性影响研究

为明确横缝灌浆对采用反拱形式布置的重力坝坝体工作性态的影响,采用三维有限元方法分析了向家坝岸坡反拱坝段在单独温度作用下的变形和应力。结果显示,横缝灌浆对坝体变形和坝踵应力变化规律影响显著;在单坝段满足稳定条件下横缝不宜灌浆。     

白鹤滩特高拱坝地震响应等效应力分析

为分析强地震区白鹤滩特高拱坝地震响应下的等效应力,基于大型有限元分析软件ABAQUS,建立了白鹤滩特高拱坝三维有限元模型,模拟地震荷载作用下特高拱坝的动力响应,并利用材料力学方法求解相应等效应力。结果表明,等效应力法可有效降低模拟中坝体的应力集中现象,适量减少横缝可降低坝踵处的拉应力和坝址处的压应力,以提高拱坝稳定性。     

高拱坝蓄水水位对横缝开度的影响研究

研究了蓄水水位对横缝开度的影响．确定坝前允许最高水位以满足灌浆需要是工程上亟待解决的问题。推导了上游水压作用下横缝宽度变化量的计算公式．并采用模拟拱坝浇筑、灌浆和蓄水过程的有限元仿真方法.研究不同蓄水水位对横缝开度的影响。结果表明．当水位达到距灌浆区底部高程以下30～40m时．水压对缝宽的压紧闭合效果开始变得显著。     

考虑行波效应的混凝土高坝系统地震分析与损伤评价

为研究地震动行波效应的影响,基于时程分析的数值方法,对国内某高坝系统在强震作用下的动力响应进行模拟,即引入等效三维一致粘弹性人工边界,推导了计入水流向行波效应的地震动输入公式,将等效荷载作用于人工边界对行波输入进行验证;考虑坝体和基岩材料非线性,结合与规范相统一的混凝土本构和能量等效性假设,推导出归一化混凝土本构与损伤因子的对应关系;模拟库水可压缩性和坝体伸缩横缝的开合非线性,以不耦合损伤变量的简化地震损伤评估方法进行安全评价。结果表明,上部坝肩和左、右侧边表孔顶部是抗震的薄弱部位,不考虑水流向行波效应对高坝抗震设计偏保守。     

流固耦合和地基辐射阻尼对乌东德拱坝地震响应的影响

在对乌东德拱坝进行动力时程分析过程中,考虑了坝体—库水—地基的动力相互作用和地基法向边界面上采用粘-弹性人工边界条件两方面的影响,与常规无质量地基模型的计算结果对比,流固耦合和地基辐射阻尼能使坝体的动力响应值分别降低20%和15%左右,地基辐射阻尼对乌东德拱坝动力响应的影响不显著。     

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。     

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。     

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。     

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.