爆炸荷载作用下拱坝动力响应分析

摘要

高坝因其巨大的库容,在发挥显著经济效益和社会效益的同时,其安全问题也越来越受到关注.在当今战争条件下或在恐怖袭击中,巨型高坝极有可能成为敌人重点攻击目标,大坝一旦遭受炸弹攻击和破坏,将会给所在国家和人民造成不可估量的损失.以某碾压混凝土拱坝为研究对象,建立拱坝三维有限元模型,对爆炸荷载作用下拱坝的动力响应进行分析。通过本文的计算分析，可以得到以下结论:(1)爆炸荷载刚施加时，高拱坝出现了应力集中现象，应力主要集中在坝肩位置。其中，压应力主要集中在右岸坝肩上游面，而拉应力主要集中在左岸坝肩下游面。爆炸荷载作用位置周围以压应力为主，向外扩展并逐渐变为拉应力;(2)从不同时刻u方向上的位移等值线图可以看出，在爆炸荷载冲击阶段，位移随着时间的增长而增加，位移最大值出现在荷载作用部位，t=16 ms时位移有最大值16.4 cm，在此之前坝体位移变化较大。冲击荷载结束后，最大位移出现部位逐渐向坝顶移动并逐渐减小。爆炸冲击荷载在u方向对坝体的影响最大，主要因为坝体上游面和下游面的约束较小，相对于、方向和、方向可以看作自由面;(3)高拱坝由于其拱形受力特点，具有较高的承压能力，抗爆性能较好。在小当量爆炸冲击荷载作用下，坝体会出现局部损伤开裂破坏，但对大坝整体抗爆性能影响较小。