淤砂层对重力坝地震响应的影响分析

在大坝地震响应分析中如何考虑淤砂层,以及淤砂层对大坝的地震响应影响如何,是目前混凝土坝抗震分析和设计中需要进一步研究的问题。将库水-淤砂层-坝体-坝基动力相互作用当做波动散射问题,采用广义饱和多孔介质统一计算框架分析库水(流体)、淤砂层(饱和多孔介质)、坝体与坝基(固体)间的耦合。研究了一种考虑库水可压缩性与淤砂层影响的库水-淤砂层-坝体-坝基动力相互作用的高效分析方法,并通过自编程序实现了该方法。以Koyna重力坝为对象,以脉冲P波和SV波为输入,给出了库水-坝体-坝基体系不同时刻的波场快照,分析了其波场特征。设计了不同淤砂层厚度的4种工况,对比分析了4种工况下坝体的位移、加速度和最大应力,研究结果表明：库底淤砂层对坝体位移影响很小,但对坝体各点加速度和最大应力有减小作用,并且随着淤砂层厚度的增加,作用会增强。     

重力坝地震动力响应分析

结合龙滩碾压混凝土重力坝,采用动力有限元方法分析了重力坝的动力持性和地震响应,研究了重力坝地震动位移和应力的应力规律。     

基于能量耗散的重力坝地震响应时频特征分析

为了从能量角度研究重力坝地震响应的时频特征,在重力坝非线性动力分析基础上,探讨了重力坝地震过程中振动能量的时域耗散机制;采用小波频域多层次分解技术研究了其动响应的分频段能量特征,得到了坝体典型位置动响应分频段振动能量随高程的变化规律.通过分析发现:结构地震能量耗散为时域上不可逆的增加,坝体损伤集中出现在地震过程的某个时间段,地震动峰值后坝体损伤状态基本稳定;小波分解可以较全面地描述结构动响应能量的分频段特征.对于本文算例,在坝踵和上游折坡附近,重力坝地震响应的振动能量以4～8 Hz频段为主,这与输入的地震信号分频段特征一致;而坝顶附近则以1 ～4 Hz的振动能量为主,高频能量分量的比重随高程增大而逐渐减小.     

带有参数不确定性的重力坝地震响应的直接数值模拟

采用蒙特卡罗法对考虑参数不确定性的重力坝地震响应进行研究,参数不确定性主要考虑了材料的弹性模量、混凝土材料的抗拉强度、抗压强度和碾压混凝土重力坝建基面和层面的摩擦系数和凝聚力等,地震荷载按反应谱法进行计算,主要考虑了地震系数的不确定性,利用大型商业软件MARC计算快捷、处理方便的优点,对拟建的龙滩碾压混凝土重力坝(高196.5米)进行了上千次随机数值计算,根据概率论和数理统计原理给出了在95%置信度下重力坝关键部位的位移、应力响应,并给出其响应分布的直方图,所得结果还与确定性的时程响应的结果进行了比较,同时还给出了关键部位开裂概率。最后对该重力坝沿建基面和典型层面的整体抗滑稳定可靠度进行分析研究。结果表明在上游坝踵处、下游坝颈和高程341米之间的下游侧在8度地震作用下会出现开裂破坏,大坝沿高程341米层面和建基面的整体抗滑稳定可靠度最低。     

汶川地震中宝珠寺重力坝地震响应的三维有限元模拟

汶川地震中宝珠寺水电站遭受的地震烈度为8°(相当于水平峰值加速度0.2 g),远超过大坝的设计地震水平(0.1 g),震后大坝未见明显震损.为解释大坝在地震中的抗震现象,构建了坝址区三维模型.考虑坝体横缝非线性以及三个方向地震作用的不同组合方式,对汶川地震中大坝的动力响应进行有限元模拟.在此基础上,针对震后提高的抗震设防标准,进一步选取典型坝段,采用二维弹塑性方法对大坝进行抗震复核并分析可能的破坏模式.模拟结果表明:横河向地震分量起主导作用而顺河向地震作用相对较弱是宝珠寺重力坝在汶川地震中免于发生损坏的主要原因.坝顶混凝土发生挤压破碎缘于永久横缝在地震中高频渐开渐合行为引起的剧烈碰撞.宝珠寺重力坝对设计地震0.27 g的强震可以保持整体的安全性,对校核地震0.32 g的强震整体安全性降低,水库正常运行及抵抗余震的能力将受到影响.     

带裂缝重力坝并缝效果研究

运用有限元混合法，研究了带缝重力坝的应力和变形性态，详细讨论了带缝重力坝的并缝问题，发现并缝对改善带缝坝体的受力状态效果明显，特别是自缝顶沿缝深度实施多点并缝，其水平位移基本接近于整体呗，并缝后坝体的控制应力由缝底转换到缝顶。控制应力特别是拉应力明显减小，但并缝导致缝顶应力集中，需要在缝顶周围采用高强混凝土，同时并缝的作用是有限的，它只能作为带缝坝补救措施，而不能取代灌浆。     

动水压力对深水桥墩地震响应影响的研究综述

地震激励下处于深水中的桥墩和周围水体的相互作用将对桥梁结构的动力响应产生较大影响。首先对地震作用下水-桥墩的相互作用理论做了概括,给出了动水压力对桥墩的作用效应及各自的适用范围;对主要的三种考虑流固耦合效应的分析方法做了对比,探讨了地震作用下影响水-结构相互作用的主要因素,并对今后的研究提出了建议。     

强震区轻骨料混凝土桥梁地震响应研究

为研究轻骨料混凝土桥梁的地震响应,以一座强震区典型连续梁桥为研究对象,在考虑轻骨料混凝土材料特性基础上建立桥梁结构有限元分析模型,采用非线性动力时程分析法进行结构地震响应分析,研究轻骨料混凝土材料布设位置对桥梁结构动力特性和地震响应的影响,并从内力和位移响应方面与普通混凝土桥梁进行对比。结果表明:与普通混凝土桥梁相比,仅上部结构或仅下部结构采用轻骨料混凝土对降低桥墩内力并不明显,而全桥采用轻骨料混凝土能够显著降低桥墩内力。轻骨料混凝土桥梁与普通混凝土桥梁地震内力和位移响应变化趋势不同,桥墩塑性发展程度和时间存在差异。采用轻骨料混凝土桥梁方案时,应综合考虑结构质量、刚度分布及材料塑性特性与普通混凝土桥梁的不同,合理确定抗震设计方案。     

大桥水库4.6级地震前后的库水加卸载响应比变化特征

多年的实测数据表明,大桥水库的坝前水位年变化约40m,库水对库盆的静压变化大约为4×105Pa,比固体潮的作用大2个量级,水库的蓄水和放水是对库区影响最大的加卸载力源。根据加卸载响应比理论(LURR),用库区的地震频次和能量分别研究在大桥水库诱发M_S4.6地震前后加卸载响应比的变化。结果表明:在大桥水库及附近相对较大的范围和水体附近相对较小的范围内,当库水加载过程中发生小震群时,地震频次加卸载响应比Y_n和C_r值显示高值异常,表明研究区岩石处于临近破裂状态,其后发生4.6级水库诱发地震;蓄水前后地震频次库水加卸载响应比Y_n和C_r值的平均值有明显差异;在大桥水库诱发的4.6级地震前,库水加卸载作用导致的地震频次及能量的加卸载响应比在震前存在明显的高值异常,震后异常消失。大桥4.6级震例表明库水加卸载响应比可有效应用于水库诱发地震的监测预报     

王家店水库混凝土重力坝爆破地震反应分析

通过两种途径分析了王家店水库重力坝在爆破时的地震效应。一是利用实测坝基地振动作为地面运动输入,对坝体进行了地震反应和爆破强度分析,包括具体的振动特性和动力反应。二是通过振动速度分析了坝体混凝土可能产生的最大应力,并与极限强度做了比较,给出了该混凝土重力坝爆破振动控制标准。最后讨论了重复爆破时对大坝可解产生的疲劳影响。上述分析结果表明:最大药量控制在300kg范围内,距大坝1700m处的爆破研究所进行的常年爆炸加工生产,对大坝是安全的,由重复爆炸对大坝引起的低周疲劳影响可忽略。     

比例阻尼矩阵构建方法对高重力坝地震反应的影响

通过二维数值计算,讨论合理建立阻尼矩阵对高重力坝时域内进行地震反应计算的重要性。首先,以4个不同坝高的混凝土重力坝为计算对象,将三种地震波作为水平输入,解得6种不同的阻尼矩阵形式下坝体的地震反应。然后以频域内解为标准,研究各种阻尼矩阵的合理性。研究结果表明：坝高超过250 m高的重力坝在时域内进行的地震反应计算是长周期系统的动力分析问题,应重视阻尼矩阵的建模方式,不宜采用单频率参数的质量比例阻尼矩阵和刚度比例阻尼矩阵,应采用双频率参数的Rayleigh阻尼矩阵,在确定2个频率参数时除采用坝体基频外还应考虑激振地震波的频谱特性以获得合理的坝体地震反应计算结果。     

重力坝坝后背管高烈度地震反应研究

考虑管道外包混凝土在设计荷载下开裂的影响,采用振型分解反应谱法,研究了重力坝坝后背管在9度地震作用下的自振特性和承载性能规律。研究表明:管道外包混凝土开裂对结构的自振特性影响较小,而对管道钢材应力和管腰截面应力影响较大;高烈度地震作用使背管上弯段至斜直段顶部出现双向裂缝,不利于钢衬与外包混凝土联合承载,同时管坝接缝面和管腰截面呈现较大的拉剪应力状态,不利于管道和坝体的联合承载;坝段间、岸坡坝段与岩体间有可靠的相互约束作用时,横河向地震作用对整体结构的承载性能影响很小。     

考虑拦污栅-坝体相互作用的混凝土重力坝抗震安全性分析

对考虑拦污栅-坝体的动力相互作用的弹性连接和刚性连接的拦污栅-坝体以及不作耦联分析的拦污栅-坝体这三种不同模型结构形式的动力特性和动力响应进行了比较分析。研究发现,拦污栅的不同模型结构形式对大坝的抗震安全性分析有重要影响,考虑拦污栅-坝体的动力相互作用后,坝体损伤开裂的程度明显加大,坝顶的水平位移响应也明显提高。按《规范》规定的对拦污栅和坝体不作耦联分析的抗震计算方法,所得结果对坝体是偏于不安全的,而如考虑拦污栅-坝体之间的弹性连接,所得结果则是偏于安全的。     

混凝土重力坝整体动力特性研究

结合金安桥混凝土重力坝工程的抗震性能研究,对大坝按整体模型和分缝模型分别进行了动力试验。试验中考虑了横缝和动水压力的影响,得到了整个坝体空库、满库时的空间动力特性。并对大坝进行了三维有限元动力分析,与模型试验结果进行了比较,两者符合得较好。     

宁波地震台地倾斜对中国台湾南部中强地震的响应特征

宁波地震台VS垂直摆倾斜仪在中国台湾南部3次中强地震事件中,震时响应表现为形变波引起的脉冲和阶跃变化.因3次地震事件处于该台近正南向,震时响应方向性一致,记录图形相似,最大异常量NS向小于EW向,且震级越大,震时响应振幅越大.     

基于振动监测的混凝土重力坝模态识别结果的评价研究

利用大坝原型振动观测数据来对混凝土坝进行系统识别,可以揭示结构在受地震或环境激励作用下的实际动力特性的变化规律.利用福建古田水口重力坝的三次地震及四次环境激励下结构的振动监测数据,采用输入-输出(IO)和仅考虑输出(OO)的几种不同方法来进行模态参数识别,进行对比分析;通过对国内外不同混凝土重力坝模态识别结果的经验总结...     

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。     

竖向地震作用对储液罐地震响应的影响分析

地震作用下大型储液罐的安全问题日益引起重视。基于ANSYS软件建立储罐液体耦合有限元模型,考虑罐底非线性接触效应,以El-Centro南北向和竖直向记录地震波为输入,研究水平激励以及水平和竖向同时激励两种工况下储罐的动力响应。研究结果表明,两种工况下靠近罐底1.2m处均发生了"象足"变形,竖向激励下水平相对位移增加了14%。竖向激励使得罐壁环向应力和轴向压应力均有不同程度的增加。竖向地震激励对液面的竖向晃动影响较小。储液罐底板在地震作用下发生了竖向提离和永久滑移,竖向激励时增长幅度均在10%左右。同时罐体基底剪力在竖向地震作用下也有所增大。储罐抗震设计时应考虑竖向地震分量的影响,研究结论可为立式储罐的抗震设计提供一定的参考和依据。     

测井及地震裂缝识别研究进展

测井及地震裂缝识别方法是解决裂缝预测难题的主要手段.通过大量的学术调研,对常用的测井和地震裂缝预测方法的原理及技术特点进行详细的分析,并说明其优劣性.在测井方法中,成像测井仍是目前最为可靠的裂缝识别依据,常规测井、三孔隙度比值法、侵入校正差比法和概率密度法容易实现、效果较好,且能够通过与地震反演的结合来预测裂缝的区域分布特征,横波测井和放射性测井效果较好,但资料难于收集,与数值统计分析相关的测井裂缝识别法局限于井点处的裂缝研究.在地震方法中,纵波各向异性应用最为广泛,且能准确得到裂缝的空间分布特征,叠前远近偏移距属性差法、相干体及倾角检测法、叠后融合属性法、多尺度边缘检测法及地震反演方法能够得到裂缝的分布特征数据体,但无法预测裂缝方向,构造应力场分析法经常用于预测某个地层界面构造缝的分布特征,横波与转换波裂缝预测方法受成本限制,VSP裂缝预测受横向延伸限制,均未广泛应用.