观音岩水电站混合坝插入式接头的抗震性能

观音岩水电站混合坝插入式接头高度达71,m,是大坝结构的薄弱环节,接头的动静安全直接关系到工程全局.以薄层单元模拟插入式接头中堆石坝心墙与混凝土的接触面,堆石和心墙料采用Hardin非线性动力本构模型,在三维非线性静力分析基础上,基于时程法对大坝连接坝段进行了地震动力分析,揭示了在地震过程中接头部位接触面的开合变形性态、剪切破坏及地震永久变形情况.三维非线性仿真分析的结果表明:在设防烈度地震作用下,土质防渗体与混凝土坝接触面仅在靠近顶部和两侧部位发生一定张开,张开度较小,张开持续时间短,接触面并未形成贯通的张开面;接触面剪切破坏范围较小,顶部具有一定程度的永久变形.综合来看,插入式接头的抗震安全性是有保障的.     

沥青混凝土心墙坝心墙与基座模型抗震试验研究

沥青混凝土心墙坝心墙与基座的连接型式对坝体防渗性能有着重要影响.针对沥青混凝土心墙坝心墙与基座的两种不同接头型式(弧形和水平接头),精心设计了其他条件均相同的振动台模型类比试验,利用高速高清相机记录整个振动过程,采用PIV图像分析方法研究两种接头型式心墙与基座间的错动、心墙的倾斜以及接头处防渗性能的差别.采用动力有限元法对物理模型进行数值模拟,并与物理模型试验结果进行印证.结果表明:弧形接头沥青玛蹄脂层的错动比水平接头的小,而心墙倾斜度比水平接头的稍大;随着沥青玛蹄脂层厚度的增加和心墙两侧压力差的增加,错动和倾斜逐渐增大.数值模拟分析与物理模型试验结果定性上一致.     

覆盖层厚度对浇筑式沥青混凝土心墙坝动力性能的影响

针对某浇筑式沥青混凝土心墙堆石坝进行动力有限元分析,研究了覆盖层厚度对心墙坝动力计算结果的影响规律.结果表明,随着覆盖层厚度的增加,坝顶竖向、坝轴向和顺河向最大绝对加速度均表现为减小趋势;在覆盖层厚度为20 m时,坝顶顺河向绝对加速度为5.82 m/s~2;当覆盖层增加到60 m和100 m,坝顶绝对加速度分别减小到5.14 m/s~2和4.83 m/s~2.覆盖层厚度的增加,坝体的竖向、坝轴向和顺河向的最大动位移均呈逐渐增大趋势;在覆盖层厚度为20、60、100 m时,坝体顺河向最大位移分别为6.48、9.65、15.54 cm.增加覆盖层厚度对浇筑式沥青心墙的主拉、压应力的影响较小;在确定覆盖层厚度情况下,随着沥青心墙高度的增加,心墙的主拉、压应力逐渐减小.     

钢筋混凝土护面加固对重力坝地震反应影响

以钢筋混凝土护面加固的丰满重力坝为研究对象,采用基于ANSYS整体式钢筋混凝土有限元法,建立代表性溢流坝段三维模型分析大坝加固前后的静动力特性.结果表明:护面加固后坝顶最大静位移量减少约14%,地震载荷下最大动位移量减少约6%;加固后地震响应更趋向平缓,峰值响应的出现迟于加固前,对抗震是有利的,但坝体顶部正向地震响应会因护面加固后刚度和质量增加而增大;护面加固能够显著地改善坝体顶部和下游坝肩部位老混凝土的应力状态,但对坝体上游坝面和坝踵部位的应力状态基本没有影响.钢筋混凝土护面对坝体抗震能发挥一定作用,但应重视坝肩和坝顶增大的动力响应对护面抗震的不利影响.     

观音岩水坝地震动力分析

将有厚度接触摩擦单元引入具有观音岩混合坝接头的堆石体与混凝土坝段之间的接触面进行力学模拟.在堆石及心墙料的静力本构关系上采用Ducan双曲线E-B模型模拟堆石坝的实际填筑施工和水库蓄水过程,并采用非线性动力分析方法对大坝连接坝段进行三维地震动力分析,揭示了插入式接头坝段采用在竣工期和运行期的接触面的应力情况和脱开情况.对心墙料与混凝土的接触面采用动力接触薄层单元进行模拟,真实地反映了地震过程中接触面的剪切及开合变形情况.根据动力分析成果,对大坝软接头的抗震性能及抗震安全性进行评价.     

沥青混凝土心墙风化料坝三维地震响应分析

基于大型商业有限元软件ABAQUS,并利用其平台提供的UMAT子程序接口开发了等效线性模型,分析某沥青混凝土心墙风化料坝的地震响应,为大坝的抗震安全评价提供依据.有限元计算结果表明:在地震作用下,坝顶、上下游坝坡近坝顶等位置有可能会有坝料松动、滑落的可能性,在上述区域需采取适当的抗震加固措施;心墙及坝体的动剪应力不是很大,分布较均匀,不会出现剪切破坏;坝体在地震中的沉陷比水平位移大,坝体地震沉陷量约为最大坝高的0.27%.     

沥青混凝土心墙土石坝的非线性有限元分析

根据沥青混凝土心墙坝的特点和常规计算中发现的问题,本文对邓肯-张(Duncan-Chang)非线性模型在计算中的应用作了几点改进,探讨了心墙型式对坝体及心墙本身的应力与变形的影响,并研究了流变效应对坝体及心墙的影响。     

基于模量逐步软化的真拟静力永久变形计算方法

基于地震整体变形分析原理,针对传统的等效节点力法和软化模量法无法全面考虑土体在地震荷载作用下的软化效应和体积收缩特性等问题,提出了一种较适合高心墙堆石坝的永久变形计算方法.该方法在动力时程分析中重点考虑了逐渐累积的残余剪应变和残余体应变对应力应变关系的软化效应,同时考虑了各时段残余振动孔压引起的最大动剪切模量的衰减效应.算例分析表明,考虑模量逐步软化的拟静力永久变形计算方法既可以较为真实地模拟地震实际情形.又能够得到坝体各部分永久变形的发展和累积过程.     

新型混凝土-堆石混合坝的基本力学特性

吸收堆石坝和混凝土重力坝的优点并克服其缺点,提出了一种新型的混凝土-堆石混合坝技术,该坝型的特点是：坝体由上游带支墩的混凝土墙和下游堆石体组合而成,支墩设在混凝土墙后并以一定距离分布,混凝土墙和堆石体之间设置垫层和过渡层。以某心墙堆石坝工程为对象建立了混合坝数值模型,分析混合坝在竣工和蓄水工况下的坝体应力和变形特征,并与原心墙堆石坝工程性状进行对比分析。研究表明：混凝土墙后土压力呈非线性分布;混凝土墙受力以压弯为主,最大拉应力出现在墙踵处;支墩受力以弯剪为主,最大拉应力出现在支墩与混凝土墙连接处;堆石体整体应力水平比心墙堆石坝降低,安全性有较大幅度提高。技术经济分析比较表明,与心墙堆石坝相比,混合坝具有安全稳定、保护环境、节约材料等优点。     

堆石坝沥青混凝土心墙与防渗墙接头型式研究

运用非线性有限单元法，对深厚覆盖层上沥青混凝土心墙堆石坝进行了数学模型分析.针对防渗体中沥青混凝土心墙与地基混凝土防渗墙的连接方式，深入研究了多种可能接头型式的应力应变和工作性态，提出较合理的沥青混凝土心墙与混凝土防渗墙接头型式.     

大型贮灰坝动力反应及液化分析

通过对某石化企业热电厂贮灰场粉煤灰的静力和动力三轴试验,分析了粉煤灰固结排水条件和固结不排水条件下的应力-应变关系、动模量与动应变关系和液化应力比与破坏振动次数关系.同时应用有限元软件ANSYS对加高后的贮灰坝进行了静力分析,以及在Park Field波作用下尾矿坝的动力反应,并采用应力对比分析方法对该贮灰场进行了液化分析,说明相对密度对液化区面积有很大影响,相对密度越小,液化区越大.因此控制粉煤灰的相对密度对贮灰坝的液化稳定是非常必要的.     

考虑围压效应的高土石坝动力响应分析

试验结果表明土石材料的动力特性参数有很强的围压依赖性,所以在高土石坝动力计算分析中考虑围压效应是十分必要的.在广泛应用的Hardin-Drnevich本构模型的基础上,提出了改进动剪切模量与动剪应变关系式及阻尼比与动剪应变关系式的方法,得到一个可以考虑围压效应的改进模型,与实际工程试验曲线对比结果表明,新模型可以较好地模拟土石料在各个围压下的动力特性.根据新模型编制相应计算程序并应用于长河坝高土石坝地震动力反应分析中,得到了大坝整体动力反应规律与大坝地震永久变形,为工程设计提供参考.     

深厚覆盖层上高土石坝的动力反应特性研究

以相同尺度和相同材料的建造在深厚覆盖层上直心墙土石坝和直接建设在基岩上的直心墙土石坝为例，采用二维动力有限元程序对比和分析了强震区两种高土石坝的静应力分布和动力反应的差异。计算结果表明，设计深厚覆盖层上直心墙土石坝时，大坝自身的动力稳定设计标准可直接采用建设在基岩上的直心墙土石坝的设计标准，而静力稳定问题应加强大坝坝脚以及心墙两个底角部的防护。     

深厚覆盖层350m级心墙堆石坝动强度计算分析

以建立在深厚覆盖层上350 m级心墙堆石坝工程实例为据,探讨了该类位于强震区域和深厚覆盖层上的超高心墙堆石坝中敏感性材料（心墙料、反滤料和砂层）的动强度稳定性.计算过程中,首先采用三维建模软件依据坝体结构特点建立了三维有限元计算分析模型,进而利用可模拟坝体填筑、蓄水过程的邓肯E-B模型对坝体进行三维有限元静力分析,得到各土体单元的剪应力比和固结比,最后在静力分析结果的基础上,采用等效粘弹性模型确定坝体在极限地震荷载的动力响应,依据Seed提出的动强度判别标准对坝体内心墙料,上游反滤料及坝基砂进行动强度验算.计算结果表明,在极限地震荷载作用下,坝基砂不发生液化,而心墙料、反滤料动强度安全系数将不满足规范要求,须采取必要的抗震措施进行加固.     

覆盖层地基上250?ｍ级土石坝抗震分析

以某250 m级高心墙堆石坝为例,运用三维非线性静动力有限元方法,模拟大坝的施工、蓄水过程,计算分析了坝体及坝基在场地谱人工地震波作用下的动力反应,验算了心墙及反滤料的动强度,采用Seed建议的安全系数法验算了坝基砂层发生液化的可能性.分析结果表明,坝顶部位的心墙及反滤层均存在动强度不足的问题,处理好材料密度、动强度及心墙拱效应的关系是解决该问题的关键.建议挖除坝基覆盖砂层,防止砂层液化,确保大坝安全.     

不同模量的全级配混凝土静动态特性试验研究

全级配混凝土不同模量的特性长期未引起人们的重视．在以混凝土抗拉应力为控制的高拱坝设计中,按不同模量弹性理论进行分析是必要的．在高地震烈度区修建高拱坝,对坝体拉应力的控制更为严格,抗震安全是亟待解决的技术难题．为此,采用液压伺服系统对全级配混凝土试件的静动态拉伸、压缩弹性模量和泊松比进行了三分点静动态弯拉试验．试验结果表明：静动态压拉弹性模量比分别达到0．89,0．87,动态压拉弹性模量比静态压拉弹性模量分别增长5.4％,8．5％;静动态压拉泊松比分剐达到0．88,0．68;动态抗弯强度比静态抗弯强度增加21．7％．     

主应力轴旋转下饱和黏土动力特性的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,对使用真空抽吸法制备的黏土试样,进行了耦合循环剪切试验.探讨了主应力轴连续旋转下,空心试样在微幅应变下的动力特性研究.试验结果表明:耦合试验得到的竖向分量动弹性模量和扭向分量动剪切模量的发展趋势与常规动力特性试验的动模量发展趋势基本一致:实测的竖向Emax比由扭向分量换算得到的Emax偏低,实测的扭向Gmax由竖向分量换算得到的Gmax偏高;竖向和扭转向阻尼比的结果比较接近.     

基于降强法的拱坝坝肩动力稳定分析研究

拱坝坝肩动力抗滑稳定分析,关系到拱坝建设是否安全可靠及经济合理,具有重大的意义.结合工程实例,以有限元理论为基础,利用拱坝抗震研究的静动组合算法,首先在静力工况下求解出坝体作用于坝肩滑体的作用力,在此基础上,保持与静力工况同样的材料折减系数,施加由反应谱法得到的地震荷载,进行降强稳定计算,得出动力安全系数,为工程建设提供了设计依据.