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．     

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...     

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。     

空间结构-地基动力相互作用数值分析时域算法研究

对于大型结构地震响应分析,结构-无限地基耦合系统动力分析的数值实现,往往由于有限元网格过多,以及地基无限域时域计算模型中存在的复杂卷积运算,严重限制了求解规模.为解决此问题,提出了基于阻尼溶剂抽取法的三维结构-地基相互作用分析的分区时域逐步求解模型.并针对三维大规模工程问题的数值求解,在积分算法及矩阵存储格式等方面,结合阻尼溶剂抽取法的特点进行了详细的探讨,以推进动力相互作用时域数值分析的实用化.以三维全空间球形空腔动力变形及大岗山拱坝的地震响应分析为例,针对上述数值实现算法进行了具体验证,并就不同的地基弹模及地震波输入方式对坝体响应的影响进行了探讨.计算结果表明,地基辐射阻尼以及河谷散射效应对结构的动力响应有很大影响,而该模型表现出了良好的精度和计算效率.     

基于坝基散射波衰减影响的重力坝动力响应分析

在有限元模型人工边界上结点的法向和切向分别设置一系列并联的弹簧和阻尼器单元,以考虑基于衰减散射波的无限地基辐射阻尼的影响,利用ANSYS中的APDL参数化设计语言,编写实现黏弹性人工边界的宏文件,对某重力坝-地基系统进行了地震响应分析.研究结果表明:在进行动力响应分析时,与固定边界无质量地基相比,考虑了无限地基的辐射阻尼效应影响后,坝体的动力响应峰值减小了4%~38%,也更加符合工程实际.     

地震波动输入方法对高土石坝地震反应影响研究

将地震波动输入方法引入高土石坝地震反应分析程序,讨论了该方法在坝体与地基之间相互作用及无限地基辐射阻尼的模拟效果.为探讨地震波动输入方法对高土石坝地震反应的影响,从地震波频谱特性、坝体高度和地基模量三个方面开展了研究工作.分析结果表明:与传统的一致输入方法相比,地震波动输入方法可以考虑无限地基辐射阻尼的影响,并合理地反映出坝体与地基之间相互作用的变化规律;当高频含量较多的地震波作用时,传统一致输入模型与所提出地震波动输入模型的数值结果差异相对较大;两类模型数值结果的差异区域会随坝体高度的增加逐渐增大;地震波动输入方法可以较好地反映出地基模量变化对坝体与地基之间相互作用的影响.     

地基辐射阻尼对结构地震响应的影响

ABAQUS作为一种功能强大的工程分析模拟软件,在动力响应分析中具有很大优势.为此,将黏弹性边界单元与大型商业软件ABAQUS相耦合,利用ABAQUS实现对黏弹性边界的模拟,通过算例比较了结构在黏弹性边界、黏性边界和固定边界条件下的动力响应,并在考虑黏弹性边界影响的情况下,对一实际水闸地基系统进行了地震响应分析.分析结果表明:黏弹性边界精度明显高于其他2种边界,可用于结构土动力相互作用分析;辐射阻尼能够显著减小结构地震响应30%～40%.     

周期分布结构-地基系统在竖向传播地震作用下的透射边界模型

结构-地基有限模型中传统的固定（或自由）边界错误地将地震能量全都陷入结构的计算模型,严重影响了结构地震反应的计算精度．为了改善这一不合理状况,该文提出周期分布结构-地基系统在竖向传播地震作用下的透射边界模型,用于处理结构-地基的动力相互作用。在地基有限模型的底面使用阻尼或改进的阻尼透射边界,侧边使用捆绑边界。文中算例表明该透射边界模型不仅有效,而且还能应用于一般结构-地基系统的非线性动力反应分析。     

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。     

混凝土重力坝地震响应数值分析方法

给出了混凝土重力坝动力响应分析的时域有限元法.其中,地震波的输入方法以及无限地基辐射阻尼的模拟方法都是在柱面波动方程的基础上建立起来的.这种方法先通过对无限地基的人工截断获得有限计算域,然后沿人工边界布置一系列弹簧和阻尼器来模拟无限地基,在有入射波的边界上用与入射波速成正比的等效力来实现地震动的输入.数值算例表明,该方法简单有效,易于实现,并能够保证一定的精度.     

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。     

大柳树坝址岩体松动机制物理模拟研究

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动现象。为进一步研究岩体松动的成因机制，在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上，提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系，同时又通过模拟试验进一步证明大柳树坝址区存在的大深度、大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此在目前的工程地质条件下，一旦发生较大规模的地震活动，坝址区所遭受的破坏程度会更大，对拟建的水利工程将产生严重威胁。     

基于ABAQUS的三维粘弹性边界单元及地震动输入方法研究

基于大型通用有限元软件ABAQUS,利用FORTRAN语言编写了适用于粘弹性人工边界的外源波动输入子程序SDAB.FOR.该子程序包含粘弹性边界和加载两部分,粘弹性边界通过子程序UEL结合隐式积分算法定义粘弹性边界单元对整个系统的雅克比矩阵贡献来实现;人工边界上的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场与局部场地效应引起的散射场,地震波作用于人工边界的自由场荷载可由设计地震动位移时程和速度时程统一表达,利用描述法向荷载和切向荷载的加载子程序DSLOAD、UTRACLOAD实现,从而可方便实现地震动的有效输入,避免了单独求解自由场.将考虑粘弹性边界条件的外源波动输入和内源地震动输入方法分别应用于某高拱坝的动力响应分析,并与常规无质量地基模型计算结果进行了对比,结果表明,考虑地基辐射阻尼的两种地震动输入方法均会显著降低结构的动力响应,其中采用外源波动输入方法的降幅更大.     

宽敞河谷混凝土拱坝方案优选分析

本文以某拱坝枢纽为例论述了宽敞河谷混凝土单曲拱坝与双曲拱坝各方案运用考虑扭转作用的多拱梁法进行数值分析的结果。表明坝址河谷宽高比L/H大于3接近4的宽敞河谷可不建重力拱坝,而建较薄的双曲拱坝。由于其坝体应力分布合理、安全储备高、节省投资和材料,因而具有实用意义。     

基础变形模量不确定条件下拱坝最大有限元等效应力分析

为研究基础变形模量的不确定性对拱坝应力的影响,建立以基础变形模量为设计变量、以坝体应力为目标函数的计算拱坝最大应力的最优化模型;利用均匀试验设计法构造拱坝最大有限元等效应力与基础变形模量之间的二阶多项式响应面。工程实例分析表明,所建立的响应面模型具有较高的精度,当已知基础变形模量变化范围时可以较好地确定拱坝的最大有限元等效应力。     

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.     

高拱坝坝肩岩体动力稳定性分析综述

高拱坝坝肩岩体动力稳定性分析是高拱坝抗震研究的主要内容之一.从高拱坝的抗震设防标准及动力稳定安全判定准则、坝肩岩体的结构和动力特性、坝肩岩体动力稳定性分析的刚体极限平衡法、离散元法、刚体弹簧元法、拉格朗日不连续变形分析方法、数值流形方法等方面对高拱坝建设实践的需要,应对高拱坝坝基岩体动力稳定性分析的理论和方法进行更深入的研究。     

谈拱坝勘察中的主要问题

两岸地形、地质条件是修建拱坝的关键，针对拱坝坝肩对地形、地质的基本要求，论述了拱坝坝址选择及不同设计阶段地质勘察工作的要点，如何着手查明坝肩岩体天然地质结构面、组合形式、所处工程部位及失稳边界条件确定，地质参数选用依据等关键工程地质问题，保证解决坝肩岩体稳定问题并充分利用天然岩体强度，使拱坝达到省工、省料、安全运行的目的。