强震对高拱坝的承载能力影响研究

针对高烈度区混凝土拱坝的抗震性能评价及震后风险应急评估问题,从震后受损坝体的安全性能的角度开展了研究。通过非线性数值分析方法针对不同强度地震动作用下受损坝体的水压力超载安全性能进行了分析,讨论了震后受损坝体在水压力超载下的位移变化规律,并提出了坝面损伤面积比及坝体损伤体积比两个新的指标,用于分析拱坝震后的坝体安全性。计算结果表明,拱坝体型和受力形式使坝体具有优良的抗震性能,能够经受强震的作用,损伤坝体在震后可以保证承受水压力安全,所提出的坝体损伤累积面积比和损伤累积体积比指标不仅可以反映拱坝抗震性能的演化规律,而且可以反映震后损伤坝体的承载安全,与传统的拱坝抗震性能评价指标相比,更适合作为拱坝安全性能的评价指标。     

基于ANSYS的碾压混凝土重力坝抗震性能分析

采用有限元方法，分析了碾压混凝土重力坝在不同工况下的变形和应力变化规律，以了解坝体在设计条件下的工作性态和对坝体的抗震安全性能进行评估。     

库水-淤砂层-坝体-坝基体系地震响应分析

针对我国西部水利工程结构面临的地震安全问题，特别是混凝土高拱坝的抗震安全设计，以小湾水电站混凝土高拱坝为研究对象，进行了库水-淤砂层-坝体-坝基体系的耦合动力分析，同时考虑了复杂的坝基地形、正常蓄水位的库水以及常年运行而堆积的淤沙层的影响。主要内容有：(1)基于传递矩阵法及二维有限元，实现了复杂峡谷地形的自由场计算；(2)基于水-饱和多孔介质-固体的统一计算框架，实现了库水-淤沙层-坝体-坝基体系的三维地震响应分析算法。最后，分别以脉冲波和地震波作为输入，探讨了小湾拱坝的地震响应规律及库水淤沙层对拱坝地震响应的影响。结果表明：坝体顶部中心区域会承受较大的拉、压应力；而库水底部淤砂层对坝体的位移及应力影响并不显著。     

强震区高面板堆石坝抗震安全性评价

针对西部强震区高面板堆石坝,在三维非线性动力有限元分析基础上分析评价了面板堆石坝的加速度和应力反应、面板的应力及接缝变形、坝体地震残余变形、坝体单元抗震安全性、坝坡的抗震稳定性,对大坝的抗震安全性进行了综合评价。所提出的抗震安全性评价方法以及有关规律和结论可供工程建设参考。     

拱坝非线性地震反应分析

以乌东德拱坝为对象,进行了拱坝非线性地震反应分析。结果表明:坝体损伤区域明显大于坝体混凝土按线弹性材料计算时最大主应力超过抗拉强度的区域,说明传统方法低估了拱坝的开裂范围,偏于危险;考虑基岩的非线性后,坝体损伤总体上要有所减小;坝基岩体剪胀角对坝基岩体的屈服和坝体混凝土的损伤都有影响,但是规律不明确,因此应该进行基岩剪胀角的敏感性分析。     

高拱坝体系整体抗震安全评价方法研究

采用非线性地震波动反应分析方法，将坝体、地基、库水的强震反应本质上作为满足体系中接触面边界约束条件的波传播问题，在时域内以显式有限元方法求解。在不同概率水平的地震波作用下进行高拱坝与地基体系的有限元时程分析，并建议了以坝体位移反应发生突变为依据的拱坝体系整体失稳判断准则，从而建立了进行高拱坝体系整体抗震安全评价的方法，并以小湾拱坝为算例，对其抗震安全度作出初步评价。     

地基弹性与惯性对拱坝振动的影响

拱坝与地基的动力相互作用对拱坝的振动特性与地震反应有重要的影响。本文着重讨论地基的弹性与惯性相互作用问题。弹性相互作用主要指地基的弹性动力变形对拱坝自振特性的影响;惯性相互作用主要指地基质量的惯性对拱坝自振特性与坝体反应的影响。文中除用反应谱方法外,还用反应历程法对上述影响进行了讨论。     

坝料流变对高面板堆石坝的应力变形影响研究

在高应力状态下坝料的流变较为明显。为研究坝料流变对混凝土面板坝应力变形的影响,采用长科院九参数幂级数流变模型及其试验参数,对某高混凝土面板堆石坝进行应力、变形分析。结果表明,坝料流变使坝体变形明显增加,坝体应力有所减小。考虑坝料的流变特性后的面板法向位移(挠度)明显增加,面板坝轴向和顺坡向应力极值增加。对于分期浇筑面板和分期蓄水的高混凝土面板堆石坝,选用合适的流变本构模型正确地模拟堆石体的流变特性,可以为大坝填筑进度及面板分期浇筑时间的确定提供参考,并有助于正确地预测大坝的应力变形。     

考虑渗流作用的土坝地震反应分析

引入比奥固结理论采用流体-固体完全耦合的方法,考虑了孔隙水流动对坝体的孔隙水压力、应力及变形的影响,并用FLAC对土坝分别进行了耦合与非耦合数值模拟,对比结果表明考虑孔隙水流动时坝体水平变形量和竖向变形量都有所增大而孔隙水压力和有效应力的变化趋势取决于所在坝体的位置;对于地震时间较长,土层较薄,渗透系数较大的坝体需考虑孔隙水的流动。     

拱坝两岸有时间差的振动

本文用变分法求解和研究拱坝的振型、频率和拟静力位移,较方便地计算拱坝在两岸有不同时差的正弦波或实际地震波作用下的历时反应,并将与各种时差对应的最大应力进行比较和分析。研究结果表明:(1)前十个振型及其2阶、3阶导数和应力系数收敛很快,满足本问题的要求;(2)在许多情况下,两岸时差对拱坝应力影响很大,并有些规律性,在拱坝设计中对这部分应力应给予重视。