混凝土面板堆石坝与库水动力相互作用研究

推导了时域内求解压缩性库水与面板堆石坝相互作用的计算公式,研究了不同动力压力模型对坝水系统自振频率及实测地震作用下坝体动力反应的影响。结果表明,动力压力模型对系统频率的影响不大;坝体动力反应,威氏公式与不可压缩库水模型接近,可压缩库水模型与不考虑动力压力情况接近,地震所激起的动力压力不同模型虽有差别,但数值较小,面板堆石坝的动力分析建议采用可压缩水体动力压力模型。     

库水可压缩性对重力坝动力特性和地震响应的影响

采用ABAQUS中的声学单元模拟库水,探讨库水可压缩性对重力坝动力特性和地震响应的影响.首先建立了刚性直墙和柔性墙模型,采用声学单元模拟库水可压缩性,将动水压力结果与相关文献进行对比,验证了库水单元模型的正确性.然后以Koyna大坝为例建立了坝体-库水-地基有限元模型,分析了库水可压缩性对于坝体自振频率和关键部位地震响应的影响,并对不同高度大坝和不同卓越频率的地震荷载对坝体关键部位的动水压力进行了探究.结果表明:可压缩库水模型能够降低坝体自振频率,与忽略库水可压缩性时相比降低3.1%.考虑库水可压缩性时,会增大坝顶、上游坝面中点处水平位移响应,增大下游坝面折点、坝踵处主拉应力响应.对于不同高度大坝,可压缩库水模型相较于不可压缩库水模型增大了坝面动水压力,且动水压力峰值随着坝高的增加逐渐增大.在地震卓越频率与可压缩库水模型自振频率相接近时,对动水压力有较大的影响.     

双曲拱坝动力特性的初步研究

本文介绍了一个双曲拱坝空库时软胶模型和石膏模型的动力试验以及三维有限元动力计算所得的结果，用边界最小二乘法及摄动法确定的振型动水压强分布和库水对自振频率及振型等动力特性的影响；建议了近似确定双曲拱坝正对称第一频率的统计表达式及双曲拱坝最大地震应力的简单估算方法。     

小湾拱坝的地震反应分析

在对小湾拱坝的三维系统进行地震分析中,考虑坝体与库水的耦合作用,分别采用线弹性模型及非线性模型进行计算,得到了系统的自振特性及动力反应结果。结果表明,坝水耦合作用提高了坝的整体质量,降低了自振频率;伸缩横缝削弱了拱坝的整体刚度,对拱坝地震反应产生较强的非线性影响。     

重力坝-库水-淤砂-地基系统动力分析的时域显式有限元模型

为了研究淤砂层对高坝地震反应的影响,建立了重力坝库水淤砂地基系统动力分析的二维时域显式有限元模型,其中将淤砂层模拟为液固两相介质,并严格考虑了坝体、库水、淤砂层和地基间的动力相互作用。该模型的特点在于不同类型介质都以位移向量为未知量,采用时域显式逐步积分方式求解,不需要求解联立方程,因此节省计算时间和内存,可以非常方便地用于坝体线性和非线性动力反应分析。文中还应用所建立的模型,分析了淤砂层饱和度及厚度对坝顶加速度反应的影响,结果表明淤砂层可能会对坝体反应产生重要影响。     

拱坝坝面动水压力的加权余量解法

本文假定库水为无粘性的不可压缩流体,将坝-水系统作为三维问题.利用加权余量法给出了一种求解拱坝坝面动水压力的计算方法.文中研究了矩形河谷上拱坝坝面动水压力的分布规律,并讨论了河谷宽高比和拱坝中心角等因素对坝面动水压力的影响.算例结果表明,本文所建议的方案简便易行,计算效率高,是求解拱坝坝面动水压力的一种较好方法.     

大比尺高拱坝泄洪振动水弹性模型研究

以拉西瓦拱坝为工程背景,采用加重橡胶,建立了大比尺（1∶100）的水弹性模型,全面模拟了“坝体－地基－库水－动荷载”四位一体流固耦联的振动系统。利用该水弹性模型,采用先进的测试手段和数据分析处理软件,对拉西瓦拱坝的模态以及多种泄洪工况下拱坝的振动响应进行全面的测试和分析。采用流激振动反分析方法,求得泄洪振动的等效荷载,得到整个结构的动力响应,最后对泄洪诱发的坝体振动影响作出了评估。     

重力坝-库水-地基相互作用分析方法比较研究

对5种不同高度的重力坝分别采用流固耦合模型与附加质量模型进行了坝体-库水系统相互作用的时域地震动分析.将这两种模型计算所得动水压力结果与Westergaard公式解析解相比较可知,约70m高的中低重力坝采用Westergaard公式计算动水压力就能满足工程实际的要求;对于160m以上的中高重力坝,采用流固耦合模型计算库水作用及坝体动力响应较为接近现实情况.从坝体频率、位移、峰值加速度(PGA)三个方面的结果可以看出,附加质量模型模拟地震条件下库水对坝体作用较流固耦合模型有一定的夸大,对中高坝而言更为显著.地基对200m级高坝库水作用的影响非常明显,在计算坝体与库水相互作用时地基作用不可忽略;对于70m高的中低坝,地基作用可以不用考虑.     

混凝土重力坝接触爆炸的响应及破坏特性分析

运用显式非线性动力分析程序LS-DYNA模拟正常蓄水位及空库条件下混凝土重力坝接触爆炸.考虑爆炸荷载作用下混凝土的高应变率的影响,采用HJC(HolmquistJohnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏及塑性变形的破坏特性.首先构建炸药-空气-水-混凝土试块模型并对其进行了模型验证.然后构建炸药-空气-库水-坝体-地基之间的动态全耦合模型,并对正常蓄水位与空库条件下TNT炸药接触爆炸的大坝动态响应及破坏特征进行了分析.研究结果表明:运用该方法研究混凝土重力坝水下接触爆炸引起的结构动力响应问题,具有稳定的可靠性,弥补了试验研究的不足.正常蓄水位下,在上游布置炸点对坝体的动力响应及损伤程度影响更大,因此在研究大坝抗爆性能时,应重点关注正常蓄水位条件下大坝上游侧炸点水下接触爆炸时大坝的破坏特性.     

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     

拱坝-无限地基系统非线性地震超载分析

汶川地震的经验表明,高拱坝可能遭受远超其设计烈度的强地震作用.研究拱坝的地震损伤破坏情况,探究其地震超载潜力,对于防止发生严重的地震灾变具有重要意义.在拱坝的动力分析中,采用宏观均质假定基础上考虑混凝土细观非均匀性影响的地震损伤破坏模型,以及基于阻尼溶剂抽取法的拱坝-地基动力相互作用模型以考虑无限地基辐射阻尼的影响,研...     

高拱坝失效故障树模型与失效概率

研究高拱坝洪水、地震、山体滑坡等外载荷,坝身混凝土、坝基岩石材料强度弱化等的随机性,以及评价准则的模糊性;分析了高拱坝分别基于强度理论和稳定理论确定性评价方法的不足,提出应该利用模糊数学方法解决具有随机性、模糊性的高拱坝安全评价问题;建立了基于结构可靠度理论的高拱坝失效概率故障树模型并给出了具体算例.     

拱坝极限承载力的分析方法研究

本文讨论拱坝极限状态与极限承载力的分析方法.采用非线性有限单元法,分别根据最大正应力准则和脆性损伤模型,求得了某高拱坝的极限水压力超载系数,两种计算模型求得的该拱坝的破坏方式基本相同,极限超载系数接近,说明了建议的方法可以进一步用于拱坝的设计.     

分缝拱坝模型动力试验研究和分析

采用小结构模型试验方法研究了带有横缝拱坝的动力特性和动力响应。试验模拟了拱坝的无缝、局部有缝和全缝三种不同的构造,分析了探讨了关于分缝拱坝的动力性态的变化规律,并用相应的线性和非线性有限元法进行了计算比较,取得了基本一致的变化规律,对强震激励下的横缝破坏机理作了分析讨论。     

高混凝土坝变形性态的库盘影响分析

在研究有限元模型边界确定方法的基础上,通过建立库盘大范围和近坝区小范围2种尺度有限元模型,并由库盘模型变形计算结果提取近坝区模型的边界条件,提出高混凝土坝变形性态的库盘影响分析方法,分析库盘变形对大坝变形性态的影响。典型实际工程计算结果表明,高坝大库工程,库盘作用对大坝变形影响明显,尤其坝前大库容工程在应用实测资料分析混凝土坝运行性态、反分析结构力学参数和变形监控指标时,应该考虑库盘变形的影响,以确保充分掌握大坝运行性态,有效监控大坝的安全运行。     

拱坝的应力特点和分布规律的研讨

通过东江拱坝等国内外十余座高拱坝在各种荷载及荷载组合下的设计应力特点和对实际运行情况分析，考虑了各种分析方法的合理性，研究了高拱坝应力主要控制部位及其应力状态、特点和分布规律，并根据不同的多轴应力状态提出了拱坝的主要应力控制分区。     

高拱坝体型三维拓扑优化研究

应用三维拓扑优化理论,编制了相应的计算程序,并结合高拱坝结构特点,固定拱坝上游面,对高拱坝三维空间结构进行了拓扑优化计算.结果表明,优化所得拱坝体型与常规坝体体型基本一致,强度满足应力要求.     

高拱坝施工期温控防裂时空动态控制措施及工程应用

归纳总结了国内外混凝土拱坝温控的若干技术问题．提出了高拱坝施工期温控防裂时空动态控制措施,即通过优化水管冷却的过程控制、细化冷却分区、精细化仿真计算反馈分析、建立温控决策支持系统、强化预警预报机制等手段,实现对混凝土温度的时空动态控制．基于该措施,设计了一系列科学、合理的拱坝混凝土施工技术路线,并应用于大岗山双曲拱坝的建设中．实践表明,该研究成果对大岗山拱坝的温度控制及防裂具有显著的成效,给类似工程提供了借鉴和参考．     

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.     

辐射阻尼与峡谷自由场分布对拱坝动应力的影响

利用频域边界元－无限边界元与时域有限元在时域内耦合而建立的耦合 模型能够较好地模拟拱坝地基的辐射阻尼，并能考虑峡谷自由场幅值、相位 的空间分布对拱坝动力响应的影响．本文利用该模型分析了谐波作用下拉西 瓦拱坝的动应力，并通过比较计算，研究了上述因素的影响，得到了一些有实 际意义的结论．