混凝土重力坝接触爆炸的响应及破坏特性分析

运用显式非线性动力分析程序LS-DYNA模拟正常蓄水位及空库条件下混凝土重力坝接触爆炸.考虑爆炸荷载作用下混凝土的高应变率的影响,采用HJC(HolmquistJohnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏及塑性变形的破坏特性.首先构建炸药-空气-水-混凝土试块模型并对其进行了模型验证.然后构建炸药-空气-库水-坝体-地基之间的动态全耦合模型,并对正常蓄水位与空库条件下TNT炸药接触爆炸的大坝动态响应及破坏特征进行了分析.研究结果表明:运用该方法研究混凝土重力坝水下接触爆炸引起的结构动力响应问题,具有稳定的可靠性,弥补了试验研究的不足.正常蓄水位下,在上游布置炸点对坝体的动力响应及损伤程度影响更大,因此在研究大坝抗爆性能时,应重点关注正常蓄水位条件下大坝上游侧炸点水下接触爆炸时大坝的破坏特性.     

碾压混凝土重力坝失稳破坏机理初探

用弹塑性有限元法，对碾压混凝土重力坝层面上的应力，安全系数分布和沿层面渐近失稳破坏过程进行了初步探讨，揭示了碾压混凝土重力坝的失稳破坏机理，取得了可供进一步研究辗压混凝土重力坝稳定性，提高稳定安全度的参考意见。     

不同横缝状态影响下混凝土重力坝抗爆性能研究

考虑混凝土重力坝横缝张开状态对大坝内冲击波传播的影响,基于FSI流固耦合数值分析方法模拟水下浅水爆炸冲击波的形成、传播及其与自由面、大坝结构之间的耦合相互作用过程,从混凝土重力坝的动态响应、渐进毁伤破坏过程及大坝损伤耗散能累积特性等方面,对比分析横缝状态对大坝综合抗爆性能的影响机制。结果表明,重力坝横缝张开范围对大坝抗爆性能有重要影响,且表现为加剧大坝动态响应、促进大坝混凝土毁伤破坏区域形成、增大坝体损伤耗能累积量的整体规律,明显削弱了大坝的抗爆性能。     

混凝土重力坝地震损伤数值模拟

为了模拟混凝土重力坝在地震作用下的损伤演变过程,采用混凝土塑性损伤本构理论,考虑应变速率变化以及混凝土材料损伤引起的刚度退化,利用有限元软件ABAQUS对某混凝土大坝进行了数值计算。分析结果表明:由于混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度,在地震作用下坝体出现损伤破坏的主要部位也是在拉应力较大以及材料刚度变化区域,主要分布在坝体上部几何形状突变部位和坝体垂直施工缝。该结论对混凝土重力坝的抗震性能评估及抗震加固具有一定的参考价值和指导意义。     

混凝土重力坝地震损伤数值模拟

为了模拟混凝土重力坝在地震作用下的损伤演变过程,采用混凝土塑性损伤本构理论,考虑应变速率变化以及混凝土材料损伤引起的刚度退化,利用有限元软件ABAQUS对某混凝土大坝进行了数值计算。分析结果表明:由于混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度,在地震作用下坝体出现损伤破坏的主要部位也是在拉应力较大以及材料刚度变化区域,主要分布在坝体上部几何形状突变部位和坝体垂直施工缝。该结论对混凝土重力坝的抗震性能评估及抗震加固具有一定的参考价值和指导意义。     

地震动波动输入方法在高土石坝动力分析中的应用研究

地震动输入方法是高土石坝动力分析的重要方面,传统的一致性地震动输入方法难以合理反映地震波的"行波效应"和"地基辐射阻尼"现象,本文将地震动波动输入方法引入了土石坝有限元静动力分析程序TOSS3D,通过与解析解比较,验证了开发程序的正确性.以拟建新疆247m高大石峡砂砾石面板坝为依托工程,对比分析了一致性输入和非一致性地震动输入情况下大坝加速度反应、动位移、坝体残余变形以及防渗体动应力的差异.结果表明,波动输入方法由于考虑了地基的辐射阻尼现象,其计算所得的加速度放大系数、面板动应力以及坝体残余变形均较一致性输入小.研究认为,采用波动输入方法更有助于评估大坝的实际抗震能力,对于200～300m级高土石坝地震分析应采用能够反映土石坝坝体与基岩之间相互作用的数值模型.     

整体式碾压混凝土重力坝预裂缝的效应与分析

为防止温度裂缝，在整体式碾压混凝土重力坝中预设裂缝，采用空间有限元法计算具有预裂缝的整体式碾压混凝土重力坝的应力和位移，分析预裂缝对坝体应力和位移场的影响，在有限元计算中考虑碾压混凝土薄弱面的影响.将坝体材料作为正交各向异性材料，采用相当弹性模量，对预裂缝问题提出合理建议。     

碾压混凝土重力坝的安全评价方法和安全标准的研究

在研究碾压混凝土重力坝失稳破坏机理的基础上,提出以准弹性准则作为碾压混凝土重力坝的设计准则。以三峡工程为例分析了碾压混凝土面力学参数、刚度对大坝应力和稳定的影响。此外,详细介绍了与安全准则配套的安全系数取值问题,所得结果对工程设计及有限元数值方法实用化有普遍的参考意义。     

联立SBFEM与PSO-LSSVM的混凝土重力坝综合弹性模量快速反演方法

针对混凝土坝综合弹性模量常规反演法效率低及其有限元正分析受限于网格划分等问题，提出一种联立比例边界有限元法（SBFEM）和粒子群算法优化最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）的重力坝综合弹模快速反演方法．通过分析混凝土重力坝坝体综合弹模与水平位移的映射关系，在构建重力坝综合弹模反演方程基础上，建立基于MALTAB平台的重力坝结构比例边界有限元模型，并利用PSO-LSSVM算法对大坝结构正分析结果学习训练获取其反演参数．经实例考证表明，该方法无论其数值结果精度还是计算效率皆有所提升，同时克服了大坝结构常规反分析受制有限元奇异单元等先天缺陷影响，实现重力坝结构性能等效参数快速识别，为混凝土坝变形性能监测提供新的思路．     

地基与库水模型对重力坝地震响应的影响研究

采用有限元法构建了一种较为综合的重力坝-地基-库水系统地震响应分析模型.其中,采用黏弹性边界模拟无限坝基,采用等效荷载法实现地震动输入;采用声学单元及无反射边界条件模拟坝-库动力相互作用.以第十五届国际大坝数值分析标准算例研讨会主题A中的Pine Flat重力坝为例研究了该模型的计算精度.以黄登混凝土重力坝12号挡水坝...     

碾压混凝土重力坝的渗流特性

根据室内外碾压混凝土的渗流试验结果，系统地分析了碾压混凝土及碾压混凝土坝的渗流特性，导出了有关碾压混凝土渗流分析的理论算式及有限元分析模型，结合三峡工程的具体情况，指出了碾压混凝土坝设计和施工的关键是保证防渗及排水等渗控措施的效果及稳定性，在满足应力和稳定的前提下可放松的对碾压混凝土层面处理的要求。     

分缝拱坝模型动力试验研究和分析

采用小结构模型试验方法研究了带有横缝拱坝的动力特性和动力响应。试验模拟了拱坝的无缝、局部有缝和全缝三种不同的构造,分析了探讨了关于分缝拱坝的动力性态的变化规律,并用相应的线性和非线性有限元法进行了计算比较,取得了基本一致的变化规律,对强震激励下的横缝破坏机理作了分析讨论。     

碾压混凝土坝结构性态的块体元与有限元耦合分析模型

将有限元和块体元相结合,用有限元描述碾压混凝土本体内部的位移场和应力场,用块体元从整体上分析层面的影响.在对有限元和块体元耦合效应分析的基础上,针对碾压混凝土坝的成层特点和分区界面之间变形的不连续性,建立了碾压混凝土坝的变形分析模型,并编制了相应的耦合计算分析程序.实例表明,该分析模型能较好地模拟碾压混凝土坝的工作性态,既可描述碾压混凝土坝的复杂变形,又可分析其破坏过程,充分发挥了块体元与有限元各自的优势.     

碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究

碾压混凝土开裂破坏是一个＂损伤——开裂——裂缝扩展——断裂失稳＂动态演变过程,为摸清其损伤断裂理与规,本文完成了12根实际坝体材料碾压混凝土三点弯曲梁试验,分析了强度等级、缝高比对碾压混凝土断裂特性影响.以材料静态断裂试验为础,通过研究声发射信号参量与动态荷载下裂缝扩展关系,到了动静态断裂韧度转化关系.最后利用有限元对武都重力坝裂缝在地震作用下开裂破坏进行分析,为实际坝体混凝土裂缝安全评价提供科学依据.     

钢筋混凝土双曲拱桥计算模型修正方法

分别用实体单元和梁杆单元建立双曲拱桥有限元模型(FEM),对其进行静动力的分析,并将得到的挠度、固有频率、振型等与现场实测结果进行比较.结果表明:梁杆单元模型的计算结果精度要略差于实体单元模型,但计算效率大大高于实体单元模型;对梁杆单元模型进行合理的模型修正,可以使其静动力特性更加符合实际,计算结果与实测结果的误差由原先的24.6%降低至8.33%以内.研究结果可为钢筋混凝土双曲拱桥的建模方法、模型修正和科学计算提供依据.     

Application of dynamic analysis of strength reduction in the slope engineering under earthquake

At present, the methods of analyzing the stability of slope under earthquake are not accurate and reasonable because of some limitations. Based on the real dynamic tensile-shear failure mechanism of slope, the paper proposes dynamic analysis of strength reduction FEM and takes the reduction of shear strength parameters and tensile strength parameters into consideration. And it comprehensively takes the transfixion of the failure surface, the non-convergence of calculation and mutation of displacement as the criterion of dynamic instability and failure of the slope. The strength reduction factor under limit state is regarded as the dynamic safety factor of the slope under earthquake effect and its advantages are introduced. Finally, the method is applied in the seismic design of anchors supporting and anti-slide pile supporting of the slope. Calculation examples show that the application of dynamic analysis of strength reduction is feasible in the seismic design of slope engineering, which can consider dynamic interaction of supporting structure and rock-soil mass. Owing to its preciseness and great advantages, it is a new method in the seismic design of slope supporting.     

深覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝动力分析

利用三维非线性动力有限元方法及笔者编制的三维动力程序，对深覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝的动力特性进行了详细分析，笔者将Ｒ．Ｗ．克拉夫提出的关于混凝土坝的处理方法移植到堆石坝动力分析中，从而可利用地面波求解覆盖层上堆石坝的动力结构问题。通过实例计算和分析，表明覆盖层的分布对其上堆石坝的地震响应影响较大。