新丰江水库大坝强震动监测及其动力特性分析

新丰江水库大坝是世界上第一座经受六级地震考验的超百米高混凝土大坝,并且至今库区周围仍然有地震不断发生,因此对其进行抗震分析十分必要。首先利用大坝强震动台阵的监测数据进行模态分析,然后结合模态分析结果建立大坝典型引水坝段ANSYS有限元模型并对其进行静力和动力分析,探讨坝体的变形和应力分布规律。结果表明:大坝模态频率与水位负相关;大坝在地震作用下,上游坝面突变处出现最大拉应力,这一现象与挡水坝段上游坝面突变处出现贯穿裂缝的破坏结果是一致的,应当引起一定重视,静力作用和地震作用下其他部位均有一定的安全储备;动力时程分析结果与反应谱分析结果相比,前者更加偏于安全。     

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.     

深厚黄土覆盖层上土石坝地震响应特性分析

采用非线性有限单元法和笔者曾提出的动孔压试验曲线法,对某深厚黄土覆盖层上土石坝进行了有效应力法地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应及动孔隙水压力分布情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于坝基软弱黄土覆盖层较厚,大坝在7度地震作用下地震响应不强烈,但坝基黄土覆盖层会出现液化情况,需采取相应的抗液化工程措施。     

高烈度区深水斜拉桥动水效应及抗震体系研究

位于高烈度区的深水斜拉桥在地震下不仅会受到强震的作用,还会受到附近水体的作用,结构抗震要求高,选择合理的抗震体系非常重要.以云南格巧高速双河特大桥为工程实例,分析动水作用对斜拉桥地震响应的影响及其与地震强度的关系,在此基础上对斜拉桥的纵、横向抗震体系展开研究并给出合理建议.结果表明,动水作用会增大索塔塔底内力和结构整体位移响应,且对剪力的影响最大;动水对结构各响应的放大作用随地震强度增加呈现出增减不一的变化趋势,抗震设计时应分别考虑各级地震下的动水效应;索塔、辅助墩和桥台处均设置黏滞阻尼器等阻尼约束的纵向协同抗震体系能够最有效减小墩、塔底纵向内力及结构纵向位移,建议作为斜拉桥纵向抗震体系; 斜拉桥横向推荐采用索塔处设置固定约束、墩台处设置钢阻尼器等弹塑性约束的组合约束体系,该体系能同时降低墩、塔底横向内力,并有效控制结构整体横向位移响应.     

超宽河谷上面板堆石坝地震响应特性分析

国内外未见有关在宽高比超过8.0的河谷上建高面板堆石坝的相关报道。文中采用非线性有限单元法,对一座拟建中的河谷宽高比为9.5的139 m高的混凝土面板堆石坝进行了地震响应分析,重点分析大坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应情况。分析结果表明,在现有设计条件下,由于河谷宽高比较大,大坝在8度地震作用下地震响应不强烈,但坝顶出现明显的鞭稍效应,需采取相应的抗震工程措施。     

考虑流固耦合效应的辽宁葠窝水库溢流坝段抗震性能分析

针对辽宁葠窝水库混凝土重力坝抗震问题,采用耦合的拉格朗日-欧拉有限元分析技术,建立了可考虑库水-坝体-基岩动力耦合效应的典型溢流坝段抗震分析数值模型。模型中,采用等效一致粘弹性边界模拟基岩的人工截断边界;采用混凝土弥散裂缝本构模型模拟混凝土的动力特性。根据烈度与地震动之间的关系,确定了水库坝体抗震设计的输入加速度峰值。据此,分析了在不同季节水位变化条件下坝体地震反应的基本特性。研究表明：完好的辽宁葠窝水库混凝土重力坝溢流坝段能满足8度的抗震设防烈度要求。地震下溢流坝段峰值位移出现在胖坝和瘦坝的坝顶迎水面位置处,胖坝的动位移较瘦坝动位移大。胖坝在闸墩与溢流堰交接处出现了拉应力最大值。有库水条件下,瘦坝峰值拉应力出现在坝趾处,无库水条件下,瘦坝最大拉应力出现在溢流堰与闸墩交接处。     

高州水库的工程地震对策

高州水库建于广东省鉴江上游,由两个水库经人工渠联通而成,总库容量约11亿立方米,两座土坝坝高分别为52.5米和43.2米。60年代初建库时未能认真考虑地震影响,蓄水后二十余年库区地震平静,但到1983年中,距北库主坝4公里左右开始出现区震活动,至翌年中约一年时间共发生≥1.0级地震一百余次,(最高震级ML3.6)。从而引起工程部门严重关切,为此委托我们进行三方面研究工作: 1.判断1983年以来地震的性质(是诱发地震抑或天然构造地震)。 根据我们的工作结果,此水库发生诱发地震的概率仅为1.012,初步判断这次震群为构造地震(小震群);即使从诱发地震考虑,其最大震级也不会超过4级,不会对大坝构成威胁。 2.地震基本烈度复核和地震危险性分析。 根据地震基本烈度的传统评定方法,两个坝址的基本烈度均为Ⅵ度。根据地震危险分析,以使用年限为100年,超越概率为1.1计,两个坝址的基本烈度也为Ⅵ度(相应的超越概率分别为0.1091和0.0921)。因此,无论用传统的确定性烈度评价方法或是地震危险性分析的方法,高州水库的基本烈度宜为Ⅵ度。 3.大坝抗震稳定性分析。 虽然地震基本烈度为Ⅵ度,但发生更大地震的小概率事件也不是绝对不可能发生的,(例如坝受Ⅷ度影响的超越概率分别为0.0083和0.0055)因此必须了解大坝的最大抗震能力。     

地球物理技术在大坝抗震研究中的应用

水工建筑物的场址和结构都十分复杂,涉及到坝址河谷地震动输入及坝体、库水、地基综合体系的动力相互作用和不同介质动态耦合等前沿课题.这些课题的解决有赖于多学科的配合.特别是地球物理学在水坝抗震中得到了广泛的应用.主要应用表现在为大坝抗震设计提供设计地震动参数、进行大坝的模型和原型抗震试验、大坝的强震安全监测、水库诱发地震等方面.     

大跨度公铁两用斜拉桥群桩基础地震响应研究

为了解大跨度公铁两用斜拉桥群桩基础的地震响应行为,总结了该类桥梁基础的总体结构特征,探讨了基础的抗震分析模型,提出了估计高桩承台基础地震响应的实用性方法,分析了该类型基础的抗震安全度和地震响应特征。研究表明:承台等效振型参与度大小与地震动长周期成分的频谱特性有关,当忽略该因素影响时其取值分布较为平稳; E2与E1地震作用下桩基抗震安全度的比值平均大小为0. 65左右;高桩承台基础最不利位置一般在桩头处,且通常表现为大偏心受压;一般冲刷线以上桩身内力呈线性分布;自一般冲刷线以下,桩身轴力基本保持不变,剪力和弯矩呈先增大后减小的曲线分布规律。     

核2级调节阀的抗震分析及试验研究

基于ANSYS有限元分析软件,在模态分析基础上,采用等效静力法对调节阀的抗震性能进行分析,分析了调节阀在开启和关闭状态下对SL1(运行安全地震动)的应力响应,并分析了调节阀在开启状态下对SL2(安全停堆地震动)的应力响应,分析得知支架拐角、阀盖-中法兰连接的弯角处和阀体中腔为薄弱部位,其最大应力值均小于许用应力。对调节阀分别进行两次SL1地震和一次SL2地震试验,测定调节阀的自振频率、阻尼等振动参数和加速度、应力等地震响应参数,试验结果表明调节阀具有足够的刚度和强度,满足抗震设计强度要求。试验结果与有限元分析结果对比,误差小于10%。