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。     

基于子模型的高面板堆石坝周边缝变形分析

采用邓肯E-B模型模拟面板堆石坝体时考虑某高面板堆石坝面板分期施工与浇筑的特点,建立准确模拟面板特性的子模型,用接触面单元模拟坝体与面板的接触面及面板缝的相互作用,分析了该高面板堆石坝在稳定期、蓄水期和校核洪水期的面板周边缝变形规律,研究了周边缝随上游水位的变形规律,探究周边缝变形量和坝体整体变形规律,并与类似坝高的面板堆石坝结果进行比较。结果表明,该高面板堆石坝模型在不同时期的周边缝变形符合工程实际,在可接受范围内;靠近河床的面板的垂直缝基本上为受压缝,靠近两岸山体的面板垂直缝为张开缝;周边缝三向位移随上游水位的变化及顺坝轴向呈现一定的规律,与坝体沉降有一定的联系。     

面板坝次堆石区力学特性对坝体变形协调的影响

以厦门抽水蓄能电站上水库面板堆石坝为研究对象,采用三维非线性有限元法和邓肯E-B模型,设计多组不同力学特性的主次堆石料组合,对比分析坝体变形及面板位移,探究蓄水期坝体各部位变形受堆石材料性能变化的影响程度。建议面板堆石坝主次堆石区变形协调的变形梯度极限指标为3%,同时以地震永久变形量作为抗震校核的指标。对于该工程,在现有填筑料的基础上,适当提高次堆石料力学性能,坝体坝轴线下游侧水平及垂直位移均显著降低,位移的极值部位向坝轴线靠近,高程略有上升;次堆石料的变形模量对面板的挠度影响不大。     

混凝土面板堆石坝三维非线性有限元应力变形分析

基于通用有限元分析系统ABAQUS的用户子程序二次开发实现Ducan-chang双曲线模型,对某混凝土面板堆石坝(CFRD)的填筑与蓄水过程三维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和混凝土面板的应力与变形、混凝土面板的垂直缝和周边缝沉陷、剪切和张开变形等结果,对工程坝体断面优化分区、接缝止水设计提供了参考依据。     

潘口水电站面板堆石坝施工度汛断面坝坡稳定性分析

在对潘口水电站面板堆石坝施工期洪水作用下坝体与坝基渗流场进行有限元模拟的基础上,采用线性和非线性强度参数分析了施工度汛断面坝坡稳定性。结果表明,潘口面板堆石坝临时度汛断面在施工度汛期内渗流稳定性及上下游坝坡稳定性均满足现行规范要求,汛期安全性有保障;度汛期内临时断面采用挤压边墙和垫层料联合防渗的方案是可行的;与线性强度参数相比,非线性强度参数更符合堆石料的抗剪强度特性,其稳定性计算结果更合理,从而为潘口水电站面板堆石坝施工度汛断面的设计方案提供了技术支持,也为混凝土面板堆石坝施工期临时度汛坝体的坝坡稳定安全问题提供了一种有效的分析方法。     

基于挤压边墙技术的面板堆石坝应力变形研究

为研究挤压边墙对面板堆石坝应力变形的影响,以某面板堆石坝为例,采用非线性有限元法建立二维、三维几何模型,对比有、无挤压边墙施工方法坝体的应力和变形规律,并分析了挤压边墙混凝土参数 、面板与挤压边墙接触填料参数的敏感性。结果表明,采用挤压边墙技术的该面板堆石坝坝体及面板应力变形均在合理范围内,并获得了挤压边墙混凝土参数取值、面板与挤压边墙接触填料参数取值及坝体与面板应力变形的规律。     

基于弹塑性有限元法的高土石坝钉结护面板加固抗震效果分析

针对目前高土石坝钉结护面板抗震加固设计主要采用工程类比法但却缺少相应的数值分析方法的问题,尝试利用弹塑性有限元方法对150 m级面板堆石坝钉结护面板抗震进行加固设计,分析了强震作用下面板堆石坝的加速度反应、坝顶区堆石体剪应变及大坝整体地震变形。结果表明,采用钉结护面板加固措施后,大坝加速度反应变化不明显,但坝顶区堆石体的剪应变和坝体高剪应变区范围均有所减小,加固范围内的坝体顺河向地震变形减少了约20%。     

金佛山沥青混凝土心墙堆石坝地震反应三维有限元分析

针对金佛山沥青混凝土心墙堆石坝的特点,采用三维非线性动力有限元法进行了地震动力反应分析,重点研究了坝体在地震荷载作用下的加速度、动应力、地震永久变形的变化规律和分布。结果表明,加速度在坝顶附近达到最大值,存在明显的鞭梢效应;动应力在坝体分布较均匀;坝体永久变形不大。可见大坝整体抗震性能较好,满足给定地震作用下的抗震安全性要求。     

紫坪铺“5.12”震害对面板堆石坝抗震措施的若干启示

结合面板堆石坝设计规范的修编工作,总结分析了"5.12"汶川地震中紫坪铺面板堆石坝的震害特征,获得了关于面板堆石坝抗震措施的若干启示,包括坝顶及其附近坝坡的防护、面板垂直缝的抗挤压措施和水平施工缝的抗震设计、面板堆石坝的地震变形控制及基于抗震计算和工程经验确定抗震措施的重要性等,对做好面板堆石坝抗震措施具有重要意义。     

200 m级面板堆石坝流变分析

针对堆石流变会引起200 m级面板堆石坝面板脱空、压坏等现象,采用沈珠江三参数流变模型对200m级混凝土面板堆石坝进行三维有限元计算,对比了不考虑堆石料流变的计算结果,并分析了堆石料流变特性对坝体和混凝土面板应力变形及面板接缝变形的影响.结果表明,堆石流变较大程度上改变了坝体和面板的变形与应力.     

复杂层状坝基重力坝抗震安全评价

为研究复杂层状坝基的混凝土重力坝非溢流坝段的抗震性能,采用ADINA程序建立非线性有限元分析模型,以接触单元模拟缓倾角的软弱结构面,以concrete本构模型模拟混凝土材料在地震中的开裂、压碎动态特性,以Mohr-Coulomb本构模型模拟地基岩体材料在地震中的塑性屈服特性,分析了坝体位移、应力、接触面状态及极限抗震能力,研究了非溢流坝段在不同概率等级地震作用下的地震响应与破坏模式,并对复杂层状坝基重力坝的安全性能进行整体评价。结果表明,复杂层状地基结构的重力坝在地震中层间接触面能够产生一定滑移,但对坝体的应力和极限抗震能力影响不大。     

基于MARC振型分解反应谱法的重力坝抗震安全评价

针对大型通用有限元软件MARC在振型分解反应谱法分析中的不足,采用Fortran编制子程序,对MARC进行了二次开发。以某重力坝溢流坝段和挡水坝段为例,利用MARC子程序接口FORCDT编制相应子程序,将每个节点各阶振型对应的地震力读入MARC中,从而计算出大坝各阶振型地震力作用下的位移和内力,并采用SRSS(平方和开方)的方法求解结构响应。结果表明,该重力坝的安全性满足抗震规范的要求。     

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。     

鲁皂水库重力坝地震动力响应分析

为分析软弱地基上溢流坝的抗震安全性能,以贵州省兴仁县鲁皂水库重力坝为例,基于流固耦合理论,考虑地震作用下库水和大坝之间的相互作用,建立了溢流坝段有限元模型,采用时程法进行地震动力分析,获得了坝体动应力、动位移和加速度的分布规律,并将水工建筑物抗震规范中的振型分解反应谱法与时程法的计算结果进行对比。结果表明,该工程具有良好的抗震安全性能。     

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。     

坝体地基库水体系的动力有限元分析及其应用

基于动力有限元理论建立了坝体地基库水体系的数值模型,分析了库水和地基联合作用对结构动力响应的 影响,探讨了计算过程中涉及的动力响应输入和地震波处理等相关问题,并以某水电站岸坡坝段为例,比较了坝 体地基库水模型与传统附加质量无质量地基模型的地震响应结果。结果表明,与传统附加质量无质量地基模型相 比,坝体地基库水模型的位移和应力均有较大的降低,可为设计安全储备提供参考。     

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。     

哈达山工程土坝地震反应三维有限元分析

以哈达山水利枢纽坝址区地震为例,采用三维非线性有限元法建立了土坝和坝基的三维非线性有限元模型,并根据提供的地震动加速度曲线采用动力时程分析法对大坝进行地震反应分析。结果表明,设计地震作用下坝体的加速度、位移和应力反应均小,地震永久变形不明显,约为最大坝高(含坝基覆盖层)的0.10%,整体稳定性满足要求,设计方案合理。     

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。     

马堵山溢流坝段应力变形及强度储备系数分析

基于马堵山重力坝溢流坝段的工程地质条件建立了坝体和坝基的三维有限元模型,计算了不同工况下的应力和变形,得出了坝体的位移场和应力场,并计算了校核工况下坝基面的抗滑稳定安全系数及正常蓄水工况下坝段的安全系数.结果表明,该坝段的设计技术合理.