堆石大坝混凝土面板的抗震分析

摘要

为说明混凝土面板的面内地震激发对于垂直施工缝响应的重要性,通过三维有限差分程序对混凝土面板堆石坝(CFRD)进行了动态分析.分次采用模型沿河道轴线和大坝轴线两个方向对称.大坝模型上、下游坡比(H∶V)均为1.4∶1.0,河谷呈倒三角形和倒梯形,其坡比在0.75∶1.0～3.0∶1.0之间.河床宽0(河谷为三角形)～60.0m(河谷为梯形)之间.模型大坝的主体段高60.0～180.0m.混凝土面板由众多垂直平板构成,之间通过垂直施工缝拼接起来.混凝土面板上施工缝的间距为恒定值,等于10.0m.此外,在有限差分模型中,还考虑到了混凝土板和底座(周边接缝)以及面板和堆石之间的接缝(过渡接缝).通过离散单元法,将这些连接面和界面元进行了数值模拟.首先假设这些界面元的静、动态行为符合莫尔—库仑模型,再通过比较水平面板上刚体滑动的理论值和试验值,对该假设进行了评估.输入的地震激励均为正弦波,最大加速度为0.3g(其中g表示重力加速度).所有的地震分析都是根据大坝共振条件展开的,因此,本文中的所有结果都与大坝模型的临界(最大)反应一致.要做到这一点,首先需要将输入运动的频率调整为每一个模型几何形状的固有频率.由此获得的数值计算结果可以明确显示,输入的面内地震运动对接缝剪切位移和正常位移的有显著影响.因此,在地震活跃区设计施工缝防水时,要考虑面内和正常输入摇晃运动的耦合效应.换句话说,应采用二维地震环境,来合理设计地震高风险区堆石大坝的混凝土面板.