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。     

混凝土重力坝抗震破坏等级及安全评价方法

为有效地评价混凝土重力坝的抗震性能,考虑迎水面破坏、不同裂缝倾入坝体的程度、灌浆帷幕破坏程度和损伤区域的位置对重力坝整体结构的影响,基于混凝土塑性损伤力学本构模型定义大坝整体损伤指标,并以整体损伤指标划分重力坝地震破坏等级,建立混凝土重力坝抗震破坏评价模型。采用该方法对某混凝土重力坝的抗震安全进行评价,得到强震作用下大坝的破坏模式及抗震性能,结果表明该大坝在设计地震下发生的破坏为可修复性破坏,在校核地震下会发生严重破坏,坝头可能会发生断裂,建议强震发生时及时降低库水位以确保下游安全。     

折线形坝轴线重力坝地震动力反应分析

以某折线形坝轴线碾压混凝土重力坝为工程背景,基于有限元软件ADINA进行重力坝全坝段三维有限元时程动力分析,研究了该重力坝的抗震性能,确定了坝体抗震的薄弱部位。结果表明,该折线布置重力坝的动力反应规律与一般重力坝基本相同,但左岸转折后的岸坡坝段横河向动力反应较大,转折处楔形坝段上游面出现较为显著的坝轴线方向拉应力,应采取一定的抗震措施确保转折处楔形坝段的抗震安全性。     

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。     

高坝极限抗震能力研究方法综述

概述了土石坝和混凝土坝极限抗震能力的研究背景,并对其数值计算和模型试验方法进行了系统梳理和评价。提出在分析模型中应考虑尽可能多的影响因素,在拱坝和重力坝的极限抗震能力分析中,应考虑地基中可能滑动块体的作用和影响。对土石坝而言,建议结合地震波沿坝体放大、坝坡稳定、大坝地震永久变形和液化等因素综合判断极限抗震能力。对混凝土坝而言,建议通过考察坝体是否有贯穿性开裂、坝基交接面(或深层滑动面)的开裂是否已超过灌浆帷幕、动力求解过程是否收敛等来综合判断极限抗震能力。     

强震区抽蓄电站沥青混凝土面板堆石坝抗震稳定性分析

我国西北强震区某拟建抽水蓄能电站上水库采用沥青混凝土面板堆石坝,最大坝高161 m。为分析该坝抗震稳定性,在大坝非线性静力分析基础上,采用改进的等效粘弹性模型和有限元动力时程法等理论,对大坝开展三维有限元地震反应和坝坡抗震稳定性计算。结果表明,大坝在100年1%超越概率的校核地震(地震加速度为0.48g)作用下,坝体及面板的动力反应分布规律合理。其中,坝体顺河向、坝轴向、竖向加速度极值分别为13.93、13.91、13.80 m/s²。考虑静动叠加后,在沥青混凝土面板反弧段的拉应变极值达0.95%,但小于改性沥青混凝土抗拉强度的一般允许值。因此,大坝即使遭遇0.48g的校核地震作用,亦能保持较好的整体安全性,不会出现重大抗震安全事故。     

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。     

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。     

高拱坝耦联动力系统地震响应研究

为了解高拱坝在多种环境因素作用下的结构非线性行为及其安全评价,结合拉西瓦拱坝实际工程,基于混凝土动态损伤力学模型,以粘弹性人工边界反映远处地基辐射阻尼效应,采用Drucker-Prager模型模拟坝基岩体在强震作用下的力学行为,视拱坝-库水-地基为"三位一体"耦联动力系统,进行基于ANSYS平台的有限元程序二次开发,对高拱坝进行地震作用下的非线性动力分析,从而得出拉西瓦拱坝在地震动作用下的应力及变形分布规律。通过绘制地震过程中的最大拉应力等值线图,指出大坝的抗震薄弱部位,并对其安全性进行了评价,可为高拱坝抗震设计与安全评价提供一种分析途径。     

某水电站厂房空心钢管混凝土排架柱动力损伤情况分析

为探讨在地震荷载作用下钢管混凝土排架柱可能的损伤问题,根据钢管混凝土组合排架柱中钢管和核心混凝土的受力特点和损伤规律,对混凝土采用多轴损伤开裂本构模型、钢管采用双线性本构模型,基于有限元软件ADINA建立了三维有限元静动力仿真分析模型,据此分析了静力、动力条件下钢管、混凝土的塑性损伤规律。结果表明,静力工况时混凝土无损伤;动力工况时钢管混凝土排架柱结构空心率不宜大于0.35,否则核心混凝土容易出现开裂,钢管易发生局部屈曲;动力、静力工况时排架柱的最大水平位移值均符合现行规范的要求。显然,空心钢管混凝土组合排架柱具有良好的抗震性能。     

全级配混凝土动态特性试验研究综述

全级配混凝土材料动态性能试验研究对高拱坝抗震安全设计具有重要意义,阐述了全级配混凝土动态特性试验研究现状,概述了全级配混凝土动态强度在不同荷载条件下的变化规律,介绍了当前全级配混凝土动态特性研究试验设备和测量方法及15MN大型动态材料试验机的硬件系统和软件系统,探讨了全级配混凝土材料动态性能试验的研究发展趋势。     

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。     

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。     

地震作用下心墙堆石坝动力响应分析

以西部地区某心墙堆石坝工程为例,在对大坝进行三维非线性静力分析的基础上,采用非线性动力有限元 法对心墙堆石坝在地震作用下的响应做了数值分析研究,获得了坝体动应力、动位移、加速度等分布规律,并评 价了土石坝的抗震安全性,为工程设计提供了参考依据。     

地震作用下某混凝土拱坝表孔孔口配筋设计

在拱坝内开设小孔的孔周混凝土会产生裂缝而导致坝体破坏,在其内部适当配筋能够较好地避免该问题,对此以某水电站为例,建立大坝三维有限元模型,在充分考虑动力分析适应性的基础上,按照不同设计工况,对表孔周边混凝土结构典型部位进行应力分析,评价其应力状态,并进行动力配筋设计。结果表明,拱坝配筋后满足了动力作用下结构安全性要求,计算结果为高拱坝表孔结构的动力配筋设计和优化提供了参考依据。     

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。     

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。