拱坝横缝配筋动力响应的模型试验和计算分析

配置横向跨缝钢筋后,拱坝在动力荷载下的非线性响应是高拱坝领域的一个重要课题。该文在采用脆性材料制作的带横缝配筋拱坝模型的基础上,通过振动台模型试验研究了带横缝拱坝在谐波和地震波作用下的动力响应,并运用改进的拱坝非线性分析有限元程序ADAP-88(增加配筋数值模型)进行计算比较。试验结果验证了横向配筋数值分析模型的正确性,揭示出带横缝拱坝在地震荷载作用下的一些反应规律,包括配置跨缝钢筋可明显减小强震作用下横缝的张开度,防止止水遭到破坏,并明显提高拱坝的整体性。     

拱坝横缝配筋动力响应的模型试验和计算分析

配置横向跨缝钢筋后,拱坝在动力荷载下的非线性响应是高拱坝领域的一个重要课题。该文在采用脆性材料制作的带横缝配筋拱坝模型的基础上,通过振动台模型试验研究了带横缝拱坝在谐波和地震波作用下的动力响应,并运用改进的拱坝非线性分析有限元程序ADAP-88(增加配筋数值模型)进行计算比较。试验结果验证了横向配筋数值分析模型的正确性,揭示出带横缝拱坝在地震荷载作用下的一些反应规律,包括配置跨缝钢筋可明显减小强震作用下横缝的张开度,防止止水遭到破坏,并明显提高拱坝的整体性。     

带横缝预应力拱坝振动台模型试验与计算分析

为了探究施加预应力对带横缝拱坝抗震性能的影响,进行了振动台模型试验.试验模型采用新疆石门子拱坝的三心圆体型及特定刚性地基的方案(用型钢支架实现),研究了带横缝拱坝在动荷载作用下的反应规律.试验和计算结果表明,在施加预应力之后,不仅在一定程度上减小了横缝在强震荷载下的张开度,也在一定程度上提高了非整体拱坝结构的自振频率.与试验结果对比表明,计算预应力拱坝的简化数值模型基本上可以反映出拱坝在动力荷载作用下预应力钢丝或钢索对坝体动力反应的约束作用.     

考虑橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。本文结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用粘弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明：横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

考虑横缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用黏弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明:横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

分缝拱坝的地震响应分析

采用非线性有限元法研究了带有横缝的拱坝在Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ波地震作用下的响应。研究中认为坝体混凝土是线弹性体，对于横缝模拟了其连续，张开，闭合，相对滑移以及初始压力等多种受力状态。用有限元和半无限元相结合求解拱坝与库水的动力相互作用问题，算例给出了拱坝关键部位的应力和位移响应，考虑了不同水位，初始压力，抗拉强度等因素的影响，并与相应的线弹性情况的结果进行比较，最后通过综合分析对带有横缝拱坝的地震响     

强震区高拱坝横缝配筋抗震措施

为了增强拱坝在强地震作用下的整体性,可采取横缝配筋抗震措施,但这方面的研究还很不完善。该文基于钢筋与周围混凝土的粘结滑移特性,提出了考虑钢筋滑移的拱坝横缝配筋动力非线性分析模型,并加入到程序ADAP-88中。作为工程应用,对292m高的小湾拱坝的横缝配筋问题进行了详细研究,结果表明,在合理配筋时,横缝开度减小,拱向作用增强;钢筋不屈服,钢筋滑移不大;钢筋最大粘结长度约为25倍钢筋直径。因此,为了节约钢筋,拱坝横缝配筋可以考虑按插筋方案布置。     

地震非均匀自由场输入下的拱坝非线性反应分析

针对高拱坝抗震研究的需要,完成了有限元边界元无限边界元耦合模型地震非均匀自由场输入下的拱坝非线性反应分析。用此模型对溪洛渡拱坝进行计算分析的结果显示:非均匀自由场幅差和相差对拱坝反应有显著的影响,一方面幅差和相差带来结点运动的相互牵掣,降低拱坝主体的响应,另一方面强化了局部扭曲,在某些情况下可能带来局部拉应力和横缝开度的大幅度升高,而且可能会改变坝体动力反应机制和规律。因此对重要的高拱坝抗震设计,有必要考虑横缝非线性、地基辐射阻尼及自由场幅差和相差的影响。     

有缝高拱坝的非线性地震响应分析

用非线性有限元方法研究了拱坝的非线性地震响应,研究中考虑了坝体、坝基材料、坝体浇筑横缝和预留周边缝等各种非线性的影响,混凝土材料的弹塑性模型考虑了材料的软化、开裂等,坝体和接缝材料的屈服应力和失效应力假定与塑性功的累积有关,用断裂能和等效裂缝应变表征缝面上正应力的变化规律,最后,在时域内对一实际高拱坝进行了数值分析,并给出了主要成果。     

Nam Ngum5水电站分缝重力拱坝地震响应分析

针对老挝在建的Nam Ngum5水电站重力拱坝,利用基于ABAQUS平台的非线性指数型动接触模型和混凝土塑性损伤本构模型,研究了该重力拱坝在地震荷载作用下横缝的张开、闭合和滑移的非线性动力特性以及坝体的动力响应.计算结果表明:横缝张开使得大坝的坝踵主拉应力大幅增加至3.0MPa;考虑诱导短缝时,坝体整体性下降,刚度减弱,坝顶顺河向动位移响应有一定幅度的提高,同时横缝的开度也有所增加,但诱导短缝对坝体应力的影响较小;大坝能承受的最大峰值加速度为0.40g,大坝可能的破坏模式为从横缝底端与岸坡交界面处起裂,损伤部位逐渐向坝踵以及左岸坝肩、右岸坝肩延伸.     

分缝拱坝抗震可靠度的简化计算

对分缝拱坝的抗震可靠度的简化计算进行了研究，将拱坝横缝的变形能力考虑为其极限状态，失效的控制变量选用响应最大的接缝的极限变形。结构的效应用地面峰加速度变量来描述，通过缝的最大变形与峰加速度的关系来建立效应与峰加速度之间的关系，从而把一个多维问题简化为几个一维问题，便于工程实际应用。     

带横缝拱坝的抗震可靠度计算

对带横缝拱坝的抗震可靠度进行了研究，将坝体的最大主拉应力作为结构的效应，结构的抗力取为坝体材料的极限抗拉强度，对不同地震烈度下，无缝线弹性整体拱坝和带横缝的非线性拱坝的可靠度进行了分析计算和比较，将所得成果同基于使用极限状态的可靠度结果进行了比较，得到一些有益的结论。     

底缝对拱坝工作性态的影响

结合一试验拱坝数值方法研究了底缝对拱坝的非线性影响,坝体、坝基和接缝均考虑了材料的弹塑性,坝体,地基处理用Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ准则模拟,接缝材料用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则模拟,模拟了接缝的滑移、开裂等非线性行为,计算结果和试验值一致性较好。     

二维浅水水流的一种新型三角形网格FVM计算格式

将三角形网格良好的边界拟合性能与有限体积法守恒性质好、求解速度快的优点相结合，构造了适用于三角形网格的有限体积计算模式，模式以交替方向隐式(ADI)求解．采用长江三峡工程河段水流资料对模型进行验证计算，将实测值与计算值作了对比，结果令人满意．     

防止高拱坝坝踵开裂和屈服的工程措施研究

对防止高拱坝坝踵开裂和屈服的两种常用工程措施周边缝和底缝进行研究．研究中坝体混凝土、缝和坝基材料采用不同的非线性材料模型．结合292m高的小湾拱坝对设缝前后的坝体位移场、应力场、开裂区和屈服区进行分析研究,重点讨论设缝对坝体屈服和开裂的影响．对小湾拱坝的研究结果表明：(a)未设缝时,在坝基附近的垫座内出现较大范围的开裂和屈服;设置周边缝时,垫座内的开裂和屈服明显减少;设置底缝时,坝踵附近的开裂和屈服明显减少,但在设缝两侧,尤其是两侧缝端附近,垫座内的屈服现象比无缝情况时更严重．(b)小湾拱坝设周边缝的效果要优于设底缝,设缝范围可限制在缝面开裂的范围内．     

拱坝体型设计的统计模型

应用数理统计方法，通过建拱坝数据库，确定拱坝体型厚高比，最小体积，最大柔度三个参数的统计模型，并对数座拱坝进行检验，得到比较一致的结果，提供的三个参数可拱设计人员在拟定拱坝体型几何参数和进行型优化设计时参考，并为宏观判断大坝安全性提供对比资料。     

拱坝安全度模糊综合评判模型

首先给出模糊数学在拱坝安全评价中的应用方法和步骤,然后在拱坝体型设计统计模型的基础上建立了考虑厚高比、柔度和最大拉应力3个因素的模糊综合评价模型,并对数座拱坝进行了验证．验证结果表明,拱坝模糊综合评判方法简便易行,评判结果切合实际．