初始裂缝对重力坝地震响应特性的影响

初始裂缝对重力坝抗震安全性的影响不可忽视,甚至成为控制结构安全储备和破坏模式的关键因素.将水平集方法应用到初始裂缝界面的描述及加强单元类型的判别,并与扩展有限元相结合,通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,描述裂缝的扩展.基于扩展有限元算法研究了不同位置深度和倾角的初始裂缝对重力坝地震全过程中动力性态、最终破坏模式和缝面动力行为的影响.结果表明:坝顶水平向位移波动幅值、缝面的张合及最终滑移状态均随着初始裂缝深度的增大而增大;初始缝倾角并不作为坝体最终破坏模式的控制因素,坝体的最终破坏形态主要受坝体在地震作用中的应力场条件控制;倾斜向上初始缝一定程度上抑制了开裂路径的发展,对坝体的地震危害最小.     

复杂层状岩基上重力坝极限抗震能力评估方法初探

针对复杂层状岩基上典型工程的特点,从结构系统功能的潜在失效模式出发,利用数值仿真分析方法,结合基于功能的地震破坏等级评价模型、基于断裂力学的坝体开裂行为分析模型和基于变形体突变的系统极限承载力分析评价模型,建议从坝体混凝土损伤破坏等级、开裂破坏模式、坝基岩体极限承载能力和系统稳定性突变等方面综合评价大型重力坝的极限抗震能力.实例分析结果表明,阿海重力坝溢流坝段极限抗震能力为0.550g～0.600g.基于数值试验的极限抗震能力综合评估方法,可以全面考虑各种关键性能对极限抗震能力的影响,避免了单一收敛性或系统突变评价准则的缺陷,在一定程度上弥补了振动台模型试验的不足.     

高速弹体对混凝土拱形靶体的侵彻效应分析

混凝土拱结构由于其拱形受力特性,在高速弹体作用下其侵彻效应将与混凝土板梁结构存在一定的差异.为分析混凝土拱结构在高速侵彻荷载作用下的动力响应及侵彻效应特性,考虑弹体侵彻高加载率下混凝土的应变率效应,采用SPH-Lagrange耦合方法,建立了弹体高速冲击作用下的侵彻耦合模型,并且验证了该耦合模型对此类问题模拟的可靠性;同时采用该耦合模型研究了混凝土拱形靶体在高速弹体外拱及内拱冲击作用下的贯穿破坏发展过程,并分析了弹体侵入拱形靶体的非贯穿侵彻破坏效应.结果表明:拱效应对混凝土拱形靶体的侵彻破坏过程具有重要的影响;弹体从外拱侵彻引起拱形靶体的动力响应、破碎区深度以及弹体贯穿的残余速度均小于内拱侵彻.     

浅水爆炸冲击荷载下高拱坝抗爆性能分析

水下爆炸冲击荷载作用下大坝动力响应较之静态荷载和地震荷载作用下要复杂得多.通过构建高拱坝水下爆炸大型数值全耦合模型,考虑混凝土材料的高应变率效应,采用三维非线性有限元法对近水面水下爆炸冲击荷载作用下的大坝动态响应进行了全性能数值仿真,探讨了高拱坝在浅水爆炸冲击荷载作用下的动力响应、潜在破坏模式及失事机理,研究了爆心距及炸药量对大坝抗爆性能的影响.研究结果表明:拱坝由于其拱形受力特点,具有较高的承压能力;在常规小当量炸药爆炸冲击荷载作用下,坝体仅产生局部开裂破坏;当大当量高能炸药在库区浅水近场爆炸时,上游面坝顶中部发生严重压碎和剪切破坏并形成上下游贯穿的裂缝,且裂缝向坝体下部扩展至1/2坝高处,导致坝体产生严重破坏.     

不同横缝状态影响下混凝土重力坝抗爆性能研究

考虑混凝土重力坝横缝张开状态对大坝内冲击波传播的影响,基于FSI流固耦合数值分析方法模拟水下浅水爆炸冲击波的形成、传播及其与自由面、大坝结构之间的耦合相互作用过程,从混凝土重力坝的动态响应、渐进毁伤破坏过程及大坝损伤耗散能累积特性等方面,对比分析横缝状态对大坝综合抗爆性能的影响机制。结果表明,重力坝横缝张开范围对大坝抗爆性能有重要影响,且表现为加剧大坝动态响应、促进大坝混凝土毁伤破坏区域形成、增大坝体损伤耗能累积量的整体规律,明显削弱了大坝的抗爆性能。     

RCC重力坝全尺度结构安全与进度耦合动态仿真

通过构建施工状态"集合"与数值仿真模型模拟状态"集合"之间的动态映射关系,建立混凝土重力坝三维全尺度施工过程结构安全与进度耦合动态仿真方法,动态仿真分析坝段群任一施工进度面貌下的结构安全状态;运用VTK实现了坝段群施工全过程结构安全与进度状态的耦合动态可视化;采用C#.Net和APDL开发了一套碾压混凝土重力坝三维全尺度结构安全与进度耦合动态仿真及可视化系统。该系统能够为快速、全面把控坝段群施工过程结构安全和进度提供数据支持。