地震作用下重力坝转折坝段群动力响应分析及碰撞研究

重力坝转折坝段群由于自身结构特点需要专门评价抗震安全性能,其全时间历程的动力响应和碰撞分析是抗震安全评价的重要内容。采用无质量地基基底输入三向地震动的方式,对大型重力坝转折坝段群的动力特性进行整体模拟和时间历程分析,并通过无厚度动接触力学模型分析了地震过程中由地震空间效应引起的坝段碰撞等相互作用。算例分析表明,重力坝转折坝段群的坝顶部位在地震过程中发生碰撞的可能性较大,坝段间张合距离等空间相对关系必须考虑转折角度的影响。这为类似工程转折坝段群的抗震安全评价提供了有益的参考。     

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。     

某混凝土重力坝极限抗震安全评价

针对某重力坝典型非溢流坝段抗震问题,运用ADINA软件建立了反映坝体混凝土与地基岩体材料非线性的重力坝抗震分析模型,采用地震动超载的方法对重力坝的极限抗震能力进行了分析,并探讨了分别以坝体混凝土开裂区贯穿和地基塑性区贯通作为大坝和地基动力稳定判别标准的抗震安全评价方法。结果表明,该重力坝典型坝段能承受峰值加速度约为0.826g的地震。     

考虑库水可压缩性的重力坝地震响应分析

以丰满重力坝重建工程为例,采用ANSYS-FSI流固耦合方法,考虑库水可压缩性对重力坝动力特性的影响,建立了丰满重力坝代表性坝段的坝体—库水—地基模型,分析了丰满重力坝的自振特性及其在地震作用下的动力时程响应。结果表明,考虑库水可压缩性能显著影响重力坝坝体的自振频率,与空库时相比坝体基频降低约16%,且随自振阶数增加,自振频率相对降低越多;与附加质量模型相比,该模型在设计地震荷载作用下能得到更加合理的坝体位移和应力,为丰满重力坝的抗震性能安全评价提供了有限元分析参考。     

马堵山重力坝动力响应分析及安全评价

根据马堵山碾压混凝土重力坝的工程地质条件,选择典型坝段建立坝体和坝基的三维有限元模型,采用反应谱法计算分析了该坝的动力响应,研究了该坝的位移、应力和地震加速度的响应及其变化规律,并分析了坝体位移和应力在地震作用加载后的变化情况.计算结果表明,在设计地震作用下,坝体的最大动位移为7.59 mm,发生在坝体顶部;坝体的最大动应力为1.8 MPa,出现在坝踵部位;最大动加速度为1.466 m/s2,发生在坝体顶部.该坝在设计地震作用下强度满足要求.     

河床式水电站厂房坝段动力分析

采用有限元软件对某水电站厂房坝段进行动力分析,建立厂房坝段的计算模型,利用solide45块体单元进行离散,分析厂房坝段的自振特性,并通过反应谱法计算结构的抗震动力响应。将动力计算结果与静力计算结果叠加,成果显示厂房坝段的变形和强度满足要求,为工程提供依据。     

GFRP筋增强混凝土重力坝抗震性能研究

为提高混凝土重力坝抵抗地震的能力,采取在坝颈部位布置GFRP筋的措施,利用ANSYS有限元软件进行了不同地震加速度峰值作用下的非线性动力时程分析,并比较了坝体布置和未布置GFRP筋两种情况下的坝体裂缝分布和主应力形态。结果表明,坝颈部GFRP筋加固措施对增强混凝土重力坝抗震性能有一定作用。     

混凝上坝温度缝间距计算方法探讨

混凝土重力坝用横缝沿坝轴线将坝体分割成独立的坝段,在运用期间,当周围介质温度发生变化时,各坝段可自由变形,以免产生过大的拉应力,从而出现有害裂缝,保证坝体安全.拉应力随温度伸缩缝间距的减小而减小.但是,若坝段长度很小,势必分缝较多,这是不经济的;如果坝段过长,则可能出现裂缝,对建筑物安全运用极为不利.如何合理确定温度缝间的距离,是混凝土重力坝设计中重要课题之一.本文试就确定混凝土重力坝温度缝间距的计算方法作一些探讨.     

用ANSYS对水电站厂房坝段进行抗震分析

采用ANSYS软件对某水利枢纽河床式水电站厂房坝段进行抗震分析,建立河床式水电站厂房坝段的动力计算模型,进行模态求解、反应谱分析,方法简单,结果直观、全面、精度高,对复杂水工建筑物应用ANSYS软件进行有限元结构分析计算是有益的探讨。     

冲沙孔坝段三维有限元应力变形分析

针对马堵山重力坝冲沙孔坝段复杂的坝体结构,建立了坝体和坝基的三维有限元模型,计算了各工况下的应力和变形,分析了孔口和坝基面附近的拉应力区域并进行安全评价.根据有限元计算结果对该坝段进行抗滑稳定分析,结果表明该坝段设计合理、符合规范要求.     

材料参数对重力坝动力响应的影响

鉴于动力响应分析是重力坝抗震设计中的关键环节,地震过程中各类影响因素的耦合机制十分复杂,以金安桥重力坝某非溢流坝段为工程依托,围绕材料密度、弹模对重力坝动力响应的影响展开研究,分析参数与重力坝动力响应变化规律间的关系。结果表明,材料密度、弹模对结构自振特性及加速度响应的影响显著,其中密度与自振频率和加速度响应呈负相关,弹模则与之呈正相关,且不同材料参数间存在不可忽视的相互影响;重力坝位移响应受自振特性中震动周期的影响最大,且结构动力响应分布规律与自身形式相关,受材料密度、弹模变化的影响较小,因此可认为降低材料密度、提升材料弹模是控制重力坝动力变形的有效手段,为抗震设计材料的比选提供了理论依据。     

基于动力子模型法的混凝土重力坝动力损伤分析

针对混凝土重力坝抗震分析中因工程结构、荷载复杂性所造成的建模、计算及后处理难的问题,将常规子模型法拓展应用于重力坝动力分析中,并结合混凝土塑性损伤模型进行多级子模型计算。应用算例验证了该方法的可靠性和精确性,以观音岩水电站工程为例,采用人工边界的初始全局模型后,将其坝基结果施加于坝体子模型上,根据坝体的损伤区域对顶部廊道部分进行二级子模型计算,得到了满足工程应用的分析结果。     

基于ADINA的重力坝地震响应分析

针对云南阿海重力坝,利用大型有限元软件ADINA分别基于流固耦合理论和Westergaard附加质量方法建立了动力数值分析模型,并进行了自振特性和地震响应计算.结果表明,两种模型的自振频率较接近,附加质量模型的地震响应大于流固耦合模型.在重力坝抗震研究中,利用ADINA的流固耦合模型考虑水体的影响更接近实际工程.     

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。     

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。     

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。     

考虑库水阻尼耗能的重力坝地震响应分析

为精确分析重力坝的地震响应,考虑库水的辐射阻尼耗能,采用库水阻尼元件法将库水惯性质量和阻尼元件共同作用在大坝迎水面上。阻尼元件的阻尼系数根据能量在边界的反射与透射得到,由库水密度、水中纵波速度、单个阻尼元件的影响面积和边界输入、输出能量的比值决定。以Koyna重力坝为例,利用有限元软件ABAQUS进行地震响应分析,并与Westergaard附加质量法的结果进行对比。结果表明,库水阻尼元件法与实际情况更吻合。     

非线性阻尼模型对重力坝地震响应的影响

阻尼对结构的振动反应有重要影响,目前重力坝设计阶段通常取阻尼比为常数,但不能真实反映结构的阻尼机理。为此,基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用混凝土损伤塑性模型分析了重力坝在地震荷载作用下的损伤发展和能量耗散,提出了重力坝结构非线性阻尼模型的表达式,分别采用非线性阻尼模型和常阻尼模型计算了重力坝在三向地震波作用下的响应,并对结果进行了对比。结果表明,采用非线性阻尼模型计算的结构响应较大,因此采用常阻尼比模型进行结构地震响应分析可能产生不安全的结果。     

董箐混凝土面板堆石坝地震响应特性研究

针对董箐混凝土面板堆石坝的抗震安全性要求,采用三维非线性动力有限元方法,考虑堆石料的动力非线 性及地震时坝体动水压力作用,采用等效线性模型求解坝体的地震反应,获得了该坝在EI-Centro地震波作用下及 峰值加速度时坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应、垂直缝与周边缝位移反应及坝体地震残余变形等 地震动力反应特性,揭示了董箐面板堆石坝的地震反应规律与特点,分析了坝体的抗震安全性,论证了设计方案 的合理性。