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第三届全国水工抗震防灾学术交流会

第三届全国水工抗震防灾学术交流会

  • 召开年：2011
  • 召开地：大连
  • 出版时间： 2011-10-21

主办单位：中国水力发电工程学会

会议文集：第三届全国水工抗震防灾学术交流会论文集

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  • 摘要：本文基于泸定水电站厂房,研究提出了水电站厂房非定常湍流、机组及混凝土结构相互作用的流固耦合振动分析方法,对流体压力脉动的振动能量传递路径进行了仿真模拟,建立了厂房全流道湍流-整体结构流固耦合振动分析的全耦合仿真模型.通过流体和固体交错迭代考虑流体和固体间的耦合作用,进行时程振动计算分析.厂房流道湍流结果分析表明：流道中不同位置流体压力相位差的存在，证明本文处理流道中的非定常湍流方法的合理性；水轮机叶片与导叶间静动干扰所引起的流体脉动压力对厂房整体结构振动影响较为明显。厂房整体结构振动结果表明：尾水管直锥段入口和座环安放处混凝土等部位的振动响应相对较为剧烈，研究成果揭示了水电站厂房整体结构的振动规律。泸定水电站厂房的振动位移、振动速度、振动加速度极值及振动应力均在规范容许范围内。
  • 摘要：水电站进水塔结构是一种重要的独立坝体和岸边之外的塔形进口水工建筑物,地震作用下,其安全性关系到整个电站的安全和效益.本文采用振型分解反应谱法对某进水塔结构进行抗震分析,计算分析了进水塔结构的自振特性,动位移、动应力.将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对进水塔结构抗震性能进行评估,在此基础上对结构进行抗滑、抗倾覆稳定分析,计算结果表明:该进水塔结构的变形与强度、稳定性均能满足要求,可为工程设计提供科学依据.
  • 摘要：本文对应用于土石坝坝体和地基的液化分析方法进行了评述,指出了在应用规范方法和动力反应分析法判断坝体和地基液化时应注意的问题.水工建筑物基础埋深和影响深度比较大,水利水电工程领域不采用上覆非液化土层厚度作为液化初判指标.采用相对含水率判别少黏性土的液化,对9度区以下(包括9度)区域是有效的;对于9度以上区域,则难以涵盖可能液化的土类.采用动力反应分析进行液化判别时,结果合理与否很大程度上取决于所采用的本构模型,以及本构模型参数的确定是否合理,且不同的分析方法对液化的评价标准不同,可能会得到不同的判别结果,需要进行综合判断.对于坝基覆盖层可能液化土体,由于受试验控制密度、级配和原位结构性等影响,室内试验准确确定覆盖层静动力计算参数困难很大.此外,试样和试验结果的代表性也是人们关注的问题.因此,对于包括复杂深厚覆盖层地基的土石坝工程,建议同时采用多种方法,在比较分析的基础上综合确定其液化可能性.
  • 摘要：传统的线弹性模型不能描述混凝土岩石在遭遇超出其抗拉、抗压强度的外荷载作用时所表现的非线性性能以及应力重分布现象,本文从损伤力学的角度出发,坝体地基体系分别采用混凝土损伤塑性模型—D-P弹塑性模型及混凝土损伤塑性模型—修正的岩石损伤塑性模型,对典型的koyna重力坝进行动力非线性响应分析.计算结果表明实际坝体的损坏可能是由于地基破坏造成的.
  • 摘要：土石坝深厚覆盖层场地的地震动特性,对其上土石坝结构动力响应特性有重要影响.本文利用有限元方法进行深厚覆盖层场地地震反应分析研究,研究覆盖层对基岩输入地震动特性的影响规律.根据某实际土石坝工程的覆盖层场地情况构造计算分析模型,以土层加速度反应和相应的加速度反应谱特性作为具体分析对象.研究表明,有限元方法适用于覆盖层场地的地震反应分析;深厚覆盖层的存在,不仅会使得基岩输入地震动的幅值水平产生较大变化,也会使得地震动的频谱特性发生明显改变.
  • 摘要：结合世界上地震区已建土石坝的震害调查工作,对主要震害型式、产生机理以及防止震害的对策进行了研究,分析了现代碾压式高土石坝抗震性能优良的内在原因.从设防标准、抗震能力与抗震风险以及坝体填筑设计质量控制指标等方面论证了现阶段强震区高土石坝建设需重视的问题.在深入开展土石坝抗震理论研究的基础上,适当提高坝料填筑设计指标以控制有害变形,在强震区建设300m级高土石坝是安全可行的.
  • 摘要：本文结合南水北调工程,采用铅芯橡胶隔震技术,对某大型双槽渡槽进行了隔震设计;采用Housner模型考虑水体与槽身流固耦合作用,进行有限元动力分析.与非隔震渡槽相比,隔震渡槽的频率大幅降低;随隔震周期增加,隔震渡槽振型保持不变;槽身底部剪力减小,支座位移增大.等效线性模型计算的地震响应极值大于双线性模型,偏安全.结果表明,铅芯橡胶隔震技术可以显著降低渡槽结构的地震响应,隔震周期越大,降幅越大.
  • 摘要：土体本构模型和液化分析是进行土体动力反应分析的主要研究内容.本文将土体作为液固两相孔隙介质,考虑土体骨架与孔隙流体之间的动力相互作用,采用基于广义塑性理论的PZ模型来模拟土体,分析了土体在地震动荷载作用下的响应.通过研究土体内孔隙水压力产生、消散过程及土体有效应力的变化过程进行土体液化的判定,利用这种方法可以得到土体在地震荷载作用下的液化深度.该方法可以进一步应用于土石坝地震反应分析中，研究坝体材料在地震过程中液化区域。
  • 摘要：本文讨论了混凝土非线性分析中的单元尺寸效应,并基于断裂能和钝裂缝带模型提出把开裂应变作为开裂位移与积分点单元特征长度的函数,应用于塑性损伤模型中,保证了断裂能的唯一性,有效地消除混凝土塑性损伤分析中的单元尺寸效应.通过混凝土单轴受拉和koyna重力坝地震损伤分析两个算例验证了本文提出的方法是行之有效的，为混凝土坝动力塑性损伤分析奠定了基础。
  • 摘要：水工建筑混凝土遭受冻融循环后强度的降低,是造成寒冷地区混凝土结构耐久性和安全性不足的主要原因.本文在已有大量试验数据的基础上,针对不同材料特性的混凝土,建立了考虑冻融循环次数影响的双轴压压统一强度准则.该强度准则以混凝土冻融损伤后的单轴抗压强度衰减规律为参数,能够将不同特性混凝土（包括普通混凝土、引气混凝土、湿筛大骨料混凝土、轻骨料混凝土等）冻融循环后的双轴压压试验数据集合在一起进行分析,从而使建立的强度准则具有更广泛的适应性。混凝土冻融循环后的单轴抗压强度衰减规律采用3次多项式拟合，具有很高的相关系数。与试验结果的对比分析表明，本文提出的统一强度准则能够较好地预测冻融循环后混凝土双轴压压下的极限强度，因此可作为工程实际应用的参考。
  • 摘要：应用动力有限元理论,建立坝体—地基—库水体系的数值模型,分析了库水和地基联合作用对结构动力响应的影响,同时探讨了计算过程中涉及的模型构建、动力响应输入和地震波处理等相关问题.计算结果表明:地震波输入过程中,考虑地基底部来自地表的反射波作用时,地基底部的归零效果更好,但对中部和顶部位移影响不大;采用最小二乘法进行地震波基线校正时,随着基线加速度拟合多项式阶次的增加,速度和位移的幅值随之减少,但是速度和位移的数值趋于稳定.工程实例表明,该方法可以方便地应用于工程实际,计算结果可以作为设计的安全储备参考.
  • 摘要：振动台试验所采用的缩尺模型往往具有很高的频率,如果采用普通摄像机记录实验过程,则会丢失很多信息,无法将摄影测量应用到振动台动力模型试验中.本文针对这一问题,利用高速相机记录实验过程,然后利用数字图像处理技术,获得标示点处的物理量,并与传统传感器采集结果进行比较,证明了高速摄影测量是一种无接触、全局化、自动化程度高、精度满足试验要求的量测手段.在Koyna重力坝振动台模型试验中应用,取得了较好的效果.rn 将高速摄影测量技术应用于水工结构振动台动力模型试验中，在标示点的属性识别过程中利用HT变换实现了高精度的识别。与普通接触式传感器记录结果相比较，发现该识别方法具有较高的精度，可以应用于结构振动台动力模型试验中。高速摄影测量应用简单，能够同时捕获大量模型信息，同时由于不接触被测物体，不会对被测物体产生干扰，自动化程度高。
  • 摘要：通过模型试验研究了小湾拱坝模型在冲击荷载作用下的破坏.试验过程中采用数字图像相关技术分析了冲击作用后的拱坝模型下游面的全场变形.顺河方向的水平冲击荷载分三次作用在小湾拱坝模型上:第一次冲击作用后,坝体没有发现明显裂纹,但经过数字图像相关分析,局部已经产生了严重损伤;第二次冲击作用后,在前次损伤的位置产生了裂纹;第三次作用后,坝体发生整体失效破坏.研究表明,数字图像相关技术可以用于坝体表面变形场的测量.通过对坝体全场变形信息的分析,可以帮助判断坝体可能出现损伤的位置,可以用于大坝损伤的检测和监测.数字图像相关技术拥有的非接触无损测量、全场精确信息表征以及操作简单、使用成本低等优势,可以替代传统变形测量手段应用于现场工程.
  • 摘要：高坝地震反应分析通常假定地震波垂直入射,在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,建立了三维平面地震波倾斜入射的输入方法.采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射对小湾拱坝地震反应的影响.分析结果表明:与垂直入射相比,地震波倾斜入射可能显著增加对拱坝抗震安全性起控制作用部位位移、速度、加速度反应的频谱幅值放大系数,应该在拱坝地震反应分析中考虑地震波斜入射的影响.
  • 摘要：本文建立了基于混凝土与地基裂隙岩体材料的非线性、无限地基辐射阻尼、大坝一库水动力相互作用、坝体横缝与坝肩可能滑动岩块结构面的动态接触非线性效应等因素的拱坝三维数值仿真模型，分析了沙牌高碾压混凝土拱坝在不同水平地震作用下的破坏形态，以关键点位移时程曲线的突变、坝基交界面以及出现贯通性破坏区以及有限元计算发散作为拱坝整体失稳的判据，从而对沙牌拱坝的整体抗震安全性进行评价。计算结果表明，大坝在50年超越概率10%（ag=2.05mm／s2）以及100年超越概率1%（ag=5.31ni／s2）地震作用下发生局部破坏，但整体性保持完好，在超载地震(ag=5.81m/s2)作用下坝体左、右拱端的位移将发生突变并无限增长，坝基交界上部区域出现沿上、下游贯通的破坏区，大坝将会有发生溃坝的危险。综上所述，可以判断大坝至少能承受加速度ag=5.31～5.81m／s2的地震作用。
  • 摘要：本文针对国内某高拱坝,基于Hillerborg断裂力学理论的混凝土本构模型,采用con-straint-function接触算法,并考虑大坝的横缝和诱导缝,建立了三维坝体—地基动力相互作用分析模型.选取不同地震波,对模型进行非线性动力时程分析,研究了地震过程中混凝土坝体拉—压交替的受力规律以及动力损伤的开裂过程,分析了横缝和诱导缝在地震中开合往复的工作性态.研究结果表明，地震作用下，下游面上部拱冠出现局部开裂，上游面下部拱端出现裂缝并随地震的持续，自下向上延伸。在整个地震过程中均未出现混凝土压坏区域。上游面横缝和诱导缝与下游面相比容易张开。横缝的地震响应比诱导缝敏感。横缝的张开沿坝高方向基本是连续的，但是开度随坝体高程的降低而减小。诱导缝的张开主要发生在坝体上部的缝面。地震结束时横缝和诱导缝总是闭合压紧的。因此，研究方法对评价高拱坝的抗震性能提供了一种有效的途径。
  • 摘要：本文基于混凝土的力学特性,建立了能够反映混凝土动态情况的多轴损伤开裂模型.以等效三维一致粘弹性边界反映远域地基辐射阻尼效应,采用Mohr-Coulomb材料模型模拟坝基裂隙岩体在地震作用下的力学行为,运用非线性地震波动分析方法研究了国内某拱坝在强震作用下的损伤开裂过程.通过对大坝的损伤程度以及坝体上、下游面的最大拉应力进行分析,给出了大坝的抗震薄弱部位,并对其抗震安全性进行了评价.计算表明，在强震作用下，拱坝震后整体损伤程度并不严重，但坝基交界面的局部损伤达到0.73，可能会发生开裂，应采取相应措施防止其损伤加剧从而导致局部破坏。此外，考虑了坝体混凝土材料的非线性后，处于高拉应力区的坝体混凝土出现损伤，导致该处的应力释放，从而使得坝体应力重新分布，说明坝体混凝土材料的非线性会影响坝体应力的大小与分布。本文建立的混凝土损伤力学模型能够较好地体现拱坝在地震过程中的损伤积累，通过损伤内变量可以清晰地给出拱坝损伤区分布以及抗震薄弱部位，为进行拱坝抗震安全评价提供理论基础。
  • 摘要：基于液固两相介质的Biot固结理论,应用饱和多孔液固两相介质的波动方程,研究淤沙对拱坝的地震响应大小.把淤沙模拟成塑性材料,分析淤沙层厚度、黏聚力和摩擦角对拱坝地震响应的影响程度.对某拱坝-弹塑性淤沙-库水-地基进行了地震动力响应分析，把淤沙模拟为两相介质，采用莫尔库仑准则计算淤沙塑性性质对坝体地震响应的影响，通过黏弹边界来模拟无限远地基的辐射阻尼，地震波通过在人工边界上以等效荷载的形式进行输入，在三向地震荷载作用下，随着淤沙层厚度的增加，坝面的动水压力峰值减小，坝体的加速度响应峰值减小，坝体的位移响应峰值减小；随着淤沙层黏聚力的增加，坝面的动水压力峰值减小，坝体的加速度响应峰值减小，坝体的位移响应峰值减小，但这种减小不很明显；随着淤沙层摩擦角的增加，坝面的动水压力峰值增大，坝体的加速度响应峰值增大，坝体的位移响应峰值减小。通过算例分析表明,淤沙对拱坝坝体地震响应的影响较为显著.
  • 摘要：结合跨径200m的超大跨径变截面拱式渡槽的结构设计方案,通过建立有限元模型,对渡槽主拱圈的分段分环施工全过程进行收缩徐变分析.分析结果表明,徐变收缩可以引起较大的后期变形,对渡槽竖向位移有显著影响.故在超大跨拱式渡槽预拱度设计时,应充分考虑混凝土的收缩徐变对变形的影响,并采取相应措施控制渡槽线形.
  • 摘要：为研究充液容器内液体的晃动对储存系统动态响应的影响,应用液体晃动特征问题的泛函极值原理,采用有限元法建立了任意充液容器内液体晃动的数值计算方法,在晃动自由面上忽略了液体的表面张力,分析了充液容器内液体晃动的固有频率、模态和地震对它的影响,并和解析解作了对比.分析结果表明,应用有限元法能够求得容器内液体自然晃动的各阶频率和振型,且具有较高的精确度,该方法可以应用于三维任意形状充液容器内液体的晃动问题求解.最后,建议在工业设计中考虑液体晃动的影响,将液体晃动问题与结构弹性体振动问题统一起来分析.
  • 摘要：本文对大型通用软件ANSYS进行二次开发，利用APDL语言将符合混凝土损伤破坏的本构关系以材料弹性模量的变化来体现，最终实现重力坝的动力非线性分析。在ANSYS求解过程中，利用重启动技术实现了时程分析条件下求解与后处理的相互进行，通过循环和嵌套循环来实现地震作用下损伤单元的应变软化以及开裂单元的不抗拉状态，最终根据损伤变量D值和弹性模量降低值可直观量化地了解单元在地震动作用下的损伤发展过程和开裂状态，特别是能够模拟出实验中宏观裂缝出现前坝体内外混凝土的损伤部位和损伤程度。利用本文所述的损伤本构关系，计算得出的加速度最值与试验测值比较接近，说明所选用的本构模型可以很好地模拟高混凝土重力坝在强震下的损伤破坏情况。计算与试验的坝体损伤开裂状况都是：在坝颈处，由坝体下游开始出现裂纹，逐渐扩展至上游，最终汇合贯通成裂缝。因此重力坝的薄弱部位是坝体的折坡段儿，此处单元的应力应变最大，产生的损伤断裂最为明显，故在设计和加固时要对折坡部位予以重视。
  • 摘要：多座已建高面板堆石坝在运行期或遭遇地震时面板发生了挤压破坏现象.本文采用三维静、动力有限元方法,分析了高面板堆石坝面板的坝轴向应力分布规律,研究了竖缝压缩模量对面板挤压应力的影响.分析表明:满蓄时由于水压力的作用,堆石坝对面板产生指向河谷的摩擦力,因此面板的坝轴向应力以压应力为主,最大值发生在河谷中部,面板两岸坝肩局部存在较小的拉应力;地震后大坝发生整体沉陷,导致河谷中央坝顶区域面板的坝轴向压应力最大.随着坝高的增加,运行期和地震期面板的坝轴向压应力均逐渐增大.将河谷中央面板主要受压区的竖缝采用压缩模量较低的填充材料后,能有效减轻面板的坝轴向压应力.
  • 摘要：中国四川省1998年"5.12"汶川地震造成了水坝的严重震害.本文通过对汶川严重震害水坝的原始数据系统调查和分析,对汶川地震中水坝震害类型、分布特点以及它们的影响因素等进行了定量和定性的分析,认为汶川地震中,震损水坝数量多、分布广,震害种类多,以地震波造成的震害为主,震害形式以坝体裂缝为主,滑坡、震陷、渗漏等震害普遍.本文还指出汶川地震中,地震烈度、施工质量、水坝坝基、筑坝材料、水库管理水平等因素对水坝的震损情况有重要的影响,并在此基础上提出水坝抗震和震害评估的一些建议.rn 水坝的场地和地基方面，一定要做好勘察，避开和远离断层。从汶川地震大型水库的震害经验来看，只要水坝选址没有问题，地震中受到的损害是有限的，土石坝本身是有很大的抗震潜能的。地基选择上应当尽可能地选择基岩坝基或者以良好的持力层为地基，尽量避让软弱土层地基。rn 设计和施工质量方面，采用设计合理的坝体几何尺寸，对所角筑坝土料进行合理的筛选，控制坝体各部分土料的级配，采取必要的抗震结构和工程措施，在水坝开始施工时重视坝基和坝肩的清理工作，不留隐患，这是保证和增强水坝抗震性能的关键性措施。rn 水坝的坝顶、水坝坝肩处及水坝拐弯处，是贯穿性横向裂缝易发部位。应当重点加强这些部位的施工质量。rn 小型水库是地震中敏感而脆弱的承灾体，小型水库的土石坝病险多，管理水平差，得益于对震损水库安全的高度重视，措施及时有力，本次地震没有发生溃坝，但应对小型水库的日常维护和管理更加重视。rn 评估水坝的震损情况不应过分强调微观震中距影响，结合多方面情况综合评估。大震中发震断层规模较大，等震线通常不为规则的圆形，评估震害过分强调水坝与震中的关系，会造成评估结果的偏差。
  • 摘要：文章以拉西瓦水电站工程为背景,以爆破监测速度为激励信号输入进行了相对位移反应谱的计算,并应用相对位移反应谱理论对岩体爆破震动损伤进行了相关分析,得到结论如下:相对位移反应谱积分值以及该积分值与震动持续时间的乘积值均与岩石损伤深度的相关性较好;而且岩体阻尼比对相关系数影响不明显.因此,运用岩体损伤深度线性拟合方程对岩体爆破震动损伤效应进行综合评估是可行的。采用相对位移反应谱理论进行爆破震动损伤研究时，可采用阻尼比ζ=0.05的RSI值和岩石损伤深度的拟合直线方程y=0.2838x+0.8813进行岩石爆破震动损伤深度评估。经综合评价，采用相对位移反已应谱理论进行爆破震动损伤效应分析有一定的优越性。文章成果对工程实践有一定的参考价值。
  • 摘要：土的动剪模量和阻尼比是工程场地地震安全性评价和土层地震反应分析中的两个重要参数.从数学的角度分析了动剪模量数学模型应具有的基本数学性质,进一步揭示了其传统双曲线模型的不足之处.根据试验资料,建立了滨海软土的动剪模量新模型并给出了阻尼比的改进公式.从数学上严格证明了动剪模量的双曲线模型和指数模型之间的关系.通过对两组试验数据的模拟验证了新模型的精确性.研究结果可供相关工程数值分析参考.rn 滨海软土的G-γ数学模型必须具有以下基本性质：γ为零时对应的G为最大值Gmax；γ趋向无穷大时对应的G为零；一阶导数小于零、二阶导数大于零。rn 滨海软土的l/G-γ曲线通常不是直线，而是具有明显转折点的曲线，致使传统双曲线模型具有较大的拟合误差，而指数模型可以较好拟合l／G-γ曲线。rn 当初始斜率相同时，动剪模量的双曲线模型总在指数模型的上方，这可能就是本文新模型更适用于滨海软土的原因所在。rn 本文建议的指数模型能够有效地拟合滨海软土的G/Gmax-γ曲线和A-γ曲线。需要说明的是，本文模型仅得到几种典型土类试验数据的验证，对其他土类是否适用仍需做进一步的探讨；另外，模型参数随围压、土类的变化统计规律及确定方法也有待进一步深入研究。
  • 摘要：采用有限元技术开展岩土工程领域力学计算的历史悠久且成效显著.在现代,计算机运算能力和有限元软件的共同发展使得岩土力学计算环境达到了一个更加实用、完善的阶段,本文结合ADINA软件技术,提出了岩土本构模型的合理性、岩土客观的非连续性状态、水的作用、分析对象的范围、可顺利执行的二次开发、基于混合模式的并行计算技术几个方面的问题,由于以前计算环境的客观制约而被忽视.然而,这些问题必将在未来的岩土分析领域逐渐呈现,并最终成为岩土力学领域的核心问题.rn 工程人员在进行岩土分析时总是面对着单元、材料、边界、载荷、非线性求解控制等问题，总试图获得合理可靠的计算模型和结果。合理可靠模型本质上要具有系统性，这包括明确的物理边界、未知因素要存在于模型中而不是假设替代、适用的本构模型、强劲可靠的求解器、按照工程实际表达连续性和非连续性、满足要求的微观因素和宏观因素的处理等。
  • 摘要：本文考虑筑坝砂砾料的压力相关性,对广义塑性模型的弹性模量、加载塑性模量和卸载塑性模量进行了修改,并根据筑坝砂砾料静、动力试验确定了修改后的模型参数.采用修改后的广义塑性模型,进行了200m级砂砾石面板坝的有限元静、动力反应分析.计算结果表明:采用修改的广义塑性模型,可以直接得到坝体在地震荷载作用下发生的永久变形;弹塑性分析得到的大坝静力变形、动力反应和地震永久变形规律合理;合理考虑压力相关的广义塑性模型用于高面板坝静、动力有限元分析是可行的.
  • 摘要：针对西部内河码头在地震作用下的破坏特点缺乏系统、有规律的探讨这一情况,讨论了地震中码头的破坏形式及成因,并运用反应谱分析法的相关原理,以重庆果园港区架空直立式码头结构为工程实例,使用大型有限元软件Ansys建模,运用SRSS和CQC两种方法对大水位差架空直立式码头结构在强震作用下的位移及内力进行了对比,分析了框架直立式码头结构的整体动力性能,并且提出了相应的抗震措施以及更加精确的计算方法,为该结构的抗震优化设计提供经验.rn 框架码头结构型式设计时，纵向联系结构和码头某一特定的固有频率是抗震的薄弱环节。目前对西部内河架空直立式码头的设计很少考虑纵向联系撑的作用，因此码头设计时应根据横向排架桩基间距与纵向排架间间距的关系，参照横向联系撑的几何尺寸，对纵向联系撑几何尺寸适当加大，纵向联系撑的几何尺寸不宜小于横向联系撑。同时码头结构型式尽量使桩基纵横向间距相等，码头结构缝建议选择端头支座搭接结构。rn 码头弯矩、剪力和轴力最大的位置通常在梁柱、桩柱或横纵联系梁结合处，这些地方都是抗震的薄弱环节。特别是底层横纵联系梁与桩基之间的节点，是内力最大处。因此这类码头设计时，底层横纵联系梁的几何尺寸需较其他联系梁大，且桩基纵向主筋需与联系梁钢筋连接在一起。
  • 摘要：随着我国大型水利枢纽工程的不断修建,高坝大库的增多,相应泄水建筑物的动力性能日益为工程界广泛关注.尤其是修建在地震多发和高烈度地区的高坝,在偶发的地震荷载作用下它们易产生破坏,本文以瀑布沟水电站溢洪道挑坎为研究对象,考虑工程运行中出现水流脉动问题.利用三维有限元和刚体极限平衡理论相结合的方法开展挑坎的动力稳定性研究,并提出了结构稳定加固主要措施和方法,对确保工程安全具有重要的理论意义和实用价值.rn 陡峭建基面上溢洪道挑坎的稳定性受垂直水流向控制，顺水流向的稳定安全系数远远大于垂直水流向的稳定安全系数。有限元计算会出现应力集中现象，其值大小与建模方式有关，反应谱法的动力计算与其他动力分析方法相比其结果也偏大。如按弹塑性计算，当某些区域出现局部塑性（塑性区开展稳定，未破坏），其应力会发生重分布，实际情况可能要比现在的计算结果小些。因此只要在设计和施工中采取一定的措施，可认为现行设计方案基本能满足抗震设计要求。陡峭建基面上的溢洪道挑坎的稳定性可以通过锚杆锚索等工程措施加以提高，效果明显。
  • 摘要：本文视库岸失稳、坡体滑动、首浪产生为完整连续的过程,建立了地震作用下土质库岸边坡失稳运动及初始涌浪数值模拟方法.首先以动力时程强度折减法进行土质库岸边坡动力稳定分析,根据塑性区贯通确定可能的库岸失稳滑动范围.然后对滑坡体、库水和空气等三相介质采用统一的控制方程N-S方程及适当的本构关系描述其运动,采用双重Level Set函数追踪不同介质的分界面,反映滑坡体、库水和空气三者间强烈的耦合作用,实现地震作用下土质库岸边坡滑动过程及入水产生涌浪的数值模拟,在有限元框架内开发相应的三维计算程序进行数值分析,通过数值算例验证了本文方法及计算程序的有效性.
  • 摘要：白鹤滩水电站左岸边坡存在缓倾角的倾向上游偏右岸的层内错动带LS337和层间错动带C3-1,以及陡倾角的卸荷裂隙和断层,形成多个潜在滑动块体.本文建立三维有限元计算模型,研究左岸边坡的主要块体和整体的动力稳定性.对拟静力法、动力时程安全系数分析法、动力降强法的计算和评价方法进行说明与讨论,并应用于左岸边坡主要块体的稳定性计算.研究成果表明,以C3-1为底滑面的潜在滑动块体的动力稳定性能够满足设计规范要求,而以LS337为底滑面的块体1-1号、2号和3号的动力稳定安全系数偏小,整体稳定安全系数亦偏低,需要对LS337采取必要的加固措施.
  • 摘要：岩体节理对地下洞室围岩稳定性、支护结构以及施工安全有着重要的影响.本文以节理的受力特性为出发点,在FLAC3D软件平台上,改进了Interface单元的法向刚度及切向刚度的输入取值方法,定义节理参数的敏感度,并以含有一给定方向节理的某实际水电站地下洞室为背景建立了数值试验模型,根据场地条件输入人工地震波进行地震反应分析,探讨了对洞室围岩地震反应影响较大的节理参数,以期为含节理的地下岩石洞室动力稳定性分析提供参考.rn 在FLAC3D中，Interface单元可以模拟岩体节理，其法向和切向刚度应随受力或变形状态而变化，动力分析时不宜仅输入一恒值而在计算过程中保持不变。rn 针对本文算例，节理法向位移敏感度由大到小为：法向刚度>黏聚力>切向刚度>内摩擦角。节理切向位移敏感度由大到小为：内摩擦角>黏聚力>切向刚度>法向刚度。节理塑性剪应变增量敏感度由大到小为：黏聚力>切向刚度>内摩擦角>法向刚度。节理动力反应几乎对剪胀角不敏感。建议在类似的研究工作中，根据需要在力学参数取值方面加强对敏感性较大参数的重视程度。rn 各节理材料参数的变化不会影响动力反应的时程波形变化，主要体现在幅值的改变上。本文所得结论对于类似工程有一定参考作用，对于不同工程，还需要具体情况具体分析。另外，本文采用的方法是单因素敏感性分析方法，未考虑相关因素变化的影响，以后需要继续改进。
  • 摘要：本文针对南水北调工程东线某大型泵站施工过程,建立泵站整体混凝土温度应力三维有限元分析模型.运用非线性有限元软件ADINA分析其混凝土底板冬季施工期温度和应力变化规律与开裂机理,研究表面保温措施对底板混凝土温度和应力的影响,提出草垫表面保温养护的温控措施来隔断泵站底板混凝土表面直接与外界空气接触进行对流散热.经分析得出,草垫保温养护降低了冬季施工期泵站底板混凝土内外温差,减小了混凝土表面拉应力,防止了产生表面裂缝.
  • 摘要：本文通过PCCP的超载破坏试验,分析PCCP的外载承载能力和破坏形态;划分了PCCP混凝土的受压区域和受拉区域,给出了PCCP的破坏特征.将PCCP承受外载直至破坏分为4个阶段:弹性阶段;混凝土开裂阶段;钢丝屈服阶段;破坏阶段.通过试验得到的PCCP各个部分的应力应变曲线,分析PCCP各部位在相应阶段的受力状态,最后分析PCCP承受超载的破坏形态.rn 试验表明在管芯混凝土管顶和管底开裂后，PCCP的管芯受压区的混凝土还处于弹性阶段，PC-CP的变形也基本保持线弹性。随着荷载的增大，PCCP进入塑性变形阶段，受拉区域的混凝土逐步退出工作，此时钢丝的应力也开始增大，钢丝的应力也增大，混凝土逐渐进入弹塑性阶段。随着荷载的继续增大受压区的混凝土开始发生破坏，钢丝的拉应力也开始增大致使钢丝也进入弹塑性阶段，外部砂浆已经不再参与受力，当达到极限荷载时，PCCP发生结构性破坏，包括混凝土的受压破坏和钢丝的断裂。rn 由前面的论述可以看到，PCCP的主要承载为管芯混凝土和预应力钢丝的共同作用，管芯混凝土为承重的主要骨架，而预应力钢丝则为PCCP提供了一定的安全储备，使得混凝土在受拉开裂后，还可以承受较大的荷载，这种钢丝与混凝土的共同作用使PCCP的承载能力得以提高，也使PCCP在工程中得以广泛的应用。
  • 摘要：本文基于南水北调东线睢宁二站工程,针对强震区软基上大型泵站特点,研究建立了地基泵站结构的整体三维有限元抗震分析模型,通过计算分析、方案对比,提出整体式结构布置、灌注桩加锚杆的连续墙基础加固方案,提出施工过程中张拉锚杆预应力以保证深基坑稳定性,完建后释放锚杆预应力,使整个泵站、检修间、控制室、地连墙等构成一个类似半埋式的地下结构,全面解决了睢宁二站软基上泵站抗震的关键技术问题.研究方法和研究成果可供睢宁二站及同类软基上大型泵站抗震设计参考.
  • 摘要：渡槽主要特点是上部槽内有巨大水体,当地震波沿着横向作用时,上部巨大的水体不但产生大的惯性力,还存在水体晃动影响.在渡槽减隔震研究中,减隔震装置有滤波作用,而目前没有关于槽内水体晃动及其动力响应与减隔震装置滤波效应之间关系的相关研究.本文首先分析了弹性支撑滤波作用下受不同频率简谐波激励的槽水耦合体振动特点,其次观察了地震激励下渡槽采用不同减隔震装置时横向动力响应,并结合滤波作用下槽—水耦合体振动特点进行成因说明.rn 简谐荷载激励下，当输入频率接近水体的1阶、3阶晃动频率时水体会发生比较大的晃动作用，特别是接近水体的1阶晃动频率时出现最大的波高，且动水压力、剪力、弯矩与波高成相同的趋势放大。rn 简谐荷载激励下，由于减隔震支座的滤波效应，当输入频率接近弹簧隔震器一槽一水耦合体的基频时，槽体发生大的响应，虽然此时波高的放大作用远小于输入频率接近水体1阶晃动频率时，但是动水压力、倾覆力、倾覆力矩的放大作用仍十分明显。rn 设置不同减隔震装置渡槽在横向输入的地震波激励下的结果显示，波高、动水压力、倾覆力、槽底水平位移和加速度等动力响应结果与弹性支承滤波效应的分析得出的规律吻合；当减隔震装置中设置阻尼器时，其耗能作用的减震效果明显。
  • 摘要：有限元、有限体积程序自动生成系统pFEPG是一个功能强大灵活的设计分析及优化软件,它结合了两种方法的优势,它不仅可以对物理问题进行常规的结构分析、热分析、空气动力分析和电磁分析等,而且具有强大的多物理场耦合功能.本文在介绍pFEPG系统功能的基础上,通过实例介绍了在水利工程中成功应用的案例。水电站地下厂房洞室群施工过程中围岩体的稳定性有限元分析是一种很重要的数值模拟方法，但是由于岩体中存在大量的节理、断层等软弱结构面，与洞室群在空间上纵横交错，因此加大了研发工作的难度。通过组合网格法来计算岩体中存在的软弱结构面，用有限元程序自动生成系统pFEPG生成计算程序，使得网格剖分及计算工作量大大减少。另外，使用死活节点法计算具有自由面的渗流问题并生成计算程序，均取得较好的结果，为解决在三维有限元计算中考虑断层开辟了一种新方法。在此项目中考虑原始地应力场、渗流场、地层及软弱结构面、分层开挖、喷混凝土衬砌、锚杆支护等多个影响围岩体稳定性的因素，通过三维弹塑性有限元计算分析地下厂房洞室群围岩体在施工过程中的稳定性。最后对其在水利水电领域的应用进行了展望.
  • 摘要：地震荷载作用下高库大坝结构的破坏具有巨大的灾难性,但地震对水工结构的作用输入以及结构的地震响应具有极其复杂的机理,其是国内外研究的热点与难点.本文基于随机动力学分析理论,由结构动力学基本方程出发,通过考虑动力水作用、地震时地面加速度以及结构本身弹性模量等随机变量建立求解该结构自振频率的数学模型,在此基础上通过数值求解及统计分析的数学方法求解典型算例,数值计算的结果表明:不同的振型对应各自的结构自振频率均值和变异系数,自振频率均值有一定的变化规律,而变异系数变化不大,同时均值和变异系数两个结构自振频率的指标具有一定的相关性,且表现出共同的随机性特点并受随机输入变量的影响.运用数学分析手段研究高库大坝结构自振系数,对于进一步研究强地震荷载下高库大坝结构的破坏机理具有一定的借鉴作用.
  • 摘要：针对堤防工程安全风险评估中传统安全系数法存在缺陷的问题,引进灰色理论,以堤基工程地质条件、河势稳定性、渗透稳定性、滑动稳定性、堤防整体性和工程管理为基本要素,构建堤防安全风险评价指标体系及堤防安全评价数学模型.将所建模型用于实例分析中,结果表明,堤防安全风险评估的灰色理论方法是可行、有效的。在对堤防进行除险加固时，应根据安全评估结果，针对主要问题进行重点加固，这样能更有效地维护堤防安全。
  • 摘要：基于地震作用对堤防风险因子不确定性的影响,将地震作用简化为对风险因子的不利扰动并用衰减函数来反映扰动的影响,以堤防安全的综合失效率和失事溃决洪水淹没范围来反映堤防整体风险,构建地震作用下堤防风险分析模型.以荆江大堤某典型断面在7度地震作用下为例,从风险角度对该断面漫顶溃堤风险、滑坡失稳风险、渗透破坏风险和土体液化风险进行了分析研究,运用自编洪水演进元胞自动机程序模拟了溃决洪水的淹没时程和淹没范围。结果表明，堤防滑动失稳失效率、漫顶溃决失效率、渗透破坏失效率和土体液化失效率均随着洪水位的增加而增大。在低洪水位工况下，土体液化、滑动失稳失效率占堤防综合失效率的比重较大；在高洪水位工况下，渗透破坏失效率则占较大比重。堤防总失效率与洪水位之间呈现非线性的单调递增关系，增幅亦是先小后大，且高洪水位区的增幅明显大于低洪水位区的增幅，说明堤防综合失效率对高洪水位亦很敏感。淹没区范围的增长呈非线性，增长率前期大、后期小。以上结论可为堤防防洪减灾预警和决策提供参考.
  • 摘要：本文研究了ADINA中实现软基上等效一致黏弹性人工边界以及在该边界上波动输入的方法和技术.将其应用于国内某软基上泵站的三维结构—地基—水体有限元模型,在地震荷载下对结构进行动力分析,并与传统无质量地基模型结果进行对比.经分析发现考虑地基辐射阻尼能有效降低泵站的动力响应,可供软基上结构抗震设计参考.
  • 摘要：混凝土重力坝抗震分析多针对典型坝段采用二维模型进行,但对于较窄河谷、地震烈度较高等情况,坝段间的动力相互作用对重力坝的地震影响不可忽视.rn 本文采用全坝段三维有限元模型、计入基础辐射阻尼、坝段间动态接触等影响混凝土重力坝地震响应的关键因素，研究分析高烈度区混凝土重力坝地震响应，并与坝段三维模型、全坝段无质量基础模型、全坝段无横缝整体坝模型的分析结果进行对比。对于河床坝段，全坝段三维与坝段三维得到的顺河向最大地震响应相差很小，而竖向最大地震响应有一定差异。全坝段三维分析模型的最大地震响应发生在最高的厂房坝段，且其动应力也与对应坝段三维模型结果很好一致，数值上略大。计入基础辐射阻尼的分析结果显示，位于较平坦河床位置的坝体地震响应显著下降，但因地形造成的地震动增幅作用，使得位于岸坡的坝体响应有较大增加，甚至是成倍增加。与无缝坝相比，有缝坝地震响应有所增加，坝面应力增加约30%。同时地震过程中横缝开合产生的碰撞也造成坝体横河向较大的加速度响应。由分析结果可以看出，提高大坝整体性是降低其地震响应的有效措施，如设置键槽、横缝灌浆等措施。柔性可塑灌浆材料将大大缓解横缝开合产生的碰撞。
  • 摘要：本文采用定性判别和定量分析两种方法进行阿海水电站厂房结构抗振安全度评价.对主、副厂房及楼板等部分局部结构的自振特性进行分析计算,并全面分析三种潜在振源(机械、电磁、水力)的频率特性,按共振校核法对厂房结构抗振安全性作出定性判别.同时,将机组水力激振作用下的厂房振动简化为简谐振动系统,采用逐步积分法定量计算厂房结构的动力响应.参考水电站厂房振动控制标准的建议值：振动位移约为0.2mm，振动加速度约为1.0m／S2。阿海水电站在尾水管脉动压力的激励之下，位移和加速度均在控制标准之内，应力也没有超出混凝土的极限应力，符合要求。阿海水电站厂房楼板结构顺河向刚度比较低，可能与电气振源发生共振，运行过程中，应分析振源，尽量避免在共振区间内长时间运行，或者顺河向加横梁结构增加刚度，以避开低频共振。所得的结果可以为厂房抗振设计提供有益的参考.
  • 摘要：采用大型三轴剪切试验仪对某水电站多种堆石料开展了颗粒破碎特性试验研究.试验结果表明,不能忽视在试样制备过程中所发生的堆石料颗粒破碎,制备试样时可将设计级配相应下调一定数值,以便在固结开始前保持初始设计级配.堆石料中的大颗粒破碎主要发生在颗粒表面,整个试验中在剪切完成后的围压与颗粒破碎之间关系基本为直线.
  • 摘要：目前,我国混凝土坝的老化问题日益突出,老化引起坝体材料性能和结构性能的降低,对大坝的安全运行带来巨大隐患.为了合理评价现役混凝土坝的抗震安全问题,基于线弹性理论,结合衰减函数,建立了老化损伤模型.该模型的核心是衰减函数能够表征坝体老化，如果有观测资料，可利用多年的观测数据（如重力坝坝顶位移等）进行拟合，确定衰减系数，从而使衰减函数能够反映真实结构的衰减情况，则更为科学、合理。本文采用该老化损伤模型对某水电站现役混凝土坝的动力响应开展了分析,计算结果表明老化对坝体的动力损伤有明显的影响.本研究不仅是对现役混凝土坝抗震安全评价方法的改进而且也为现役混凝土坝的抗震安全问题的进一步研究奠定了基础.另外，由于混凝土坝的老化是一个非常复杂的过程，也需要开展一些材料试验，对老化混凝土的力学特性加以分析研究，从而使大坝的老化问题的研究得以深入、全面的开展。
  • 摘要：依据浅海"边际油田"开发的经济性要求,对传统重力式平台进行改造并采用桶形基础,并运用ANSYS有限元软件建立土体—平台简化模型,输入三维地震波加速度,分析平台的位移时程响应及其受力特性和规律.计算结果表明:在8度设防条件下,平台甲板发生明显的位移,且在三维地震作用下最大位移响应要明显大于一维地震作用;平台最大应力出现在立柱、甲板以及沉箱的耦合处.该结果对平台结构进一步优化具有一定的实用价值.
  • 摘要：本文简要介绍采用单跨100m水下卧倒闸门的上海苏州河河口水闸,包括特大跨度底轴驱动闸门结构及"分体制作、现场集成、整体协调"总体结构布置.根据工程所在区域的地震资料、潮汐河口水位特性、地震与高潮组合超越概率分析、相关法规要求、工程规模与重要性,并结合周边既有建筑物设防标准,论证工程抗震设防标准的科学性和可行性.从结构方案、总体布置、基础处理、节点设计等多方面提出抗震设防措施,包括:利于降低重心高度的全地下水闸结构形式、对称双跨连续梁形式的水闸总体布置、钢管混凝土桩加钢壳沉井基础支撑、可双向受力的外包钢薄壁空箱普通混凝土底板、边墩及中墩不同嵌入式闸底板搁置方式、叠合梁及型钢启闭机房屋面构造等.
  • 摘要：建立了风力机塔架、基础与地基的相互作用三维有限元模型,采用改进的拉格朗日有限元格式、接触问题的约束函数法和Newmark自动变步长的动力求解方法,分析了p-△效应、地基及地基与塔架基础的接触对塔架的自振特性和地震时程响应的影响.分析结果表明:弹性地基及塔架基础与地基土壤接触使得塔架结构的各阶自振频率降低显著,尤其高阶频率影响更甚,同时塔架系统各地震响应值也增大很明显.研究方法和研究成果可为风力机塔架系统的抗震设计提供有益的参考.
  • 摘要：就淤沙对混凝土坝的地震响应问题,基于液固两相介质的Biot固结理论,推导了饱和多孔液固两相介质的压力波动方程,用于确定淤沙对混凝土坝的地震响应大小.分析了淤沙层厚度和参数对混凝土坝面的地震响应影响.通过算例分析表明,淤沙能够降低坝面动水压力,减小混凝土坝对地震的响应,可见一定的淤沙对坝体抗震是有益的.
  • 摘要：声发射技术作为一种现代无损检测技术,能简便快捷地判别混凝土在受力状态下内部缺陷的产生与发展,是混凝土材料断裂力学研究的重要分析手段和有效的评价途径.本文首先阐述了声发射技术在混凝土检测领域的国内外研究与应用现状,特别是在大坝混凝土领域的研究进展.课题组通过改进现有试验装置和更新改造量测设备,将声发射检测系统引入混凝土双K断裂参数试验中,新装置不仅能够精确控制试验中的加载速率,而且可以实时监测试件的起裂状态,能够准确判断试件的开裂和失稳破坏的时刻和特征.本文根据混凝土断裂临界状态的声发射识别特征,建立混凝土断裂的声发射判据.试验结果表明,利用声发射特征参量可以准确地判断试件的起裂时刻,与传统的应变法测量起裂时刻吻合得较好,并且这种判据更加直观,便于现场操作,从而为声发射技术在混凝土断裂参数的测试中应用提供了理论与技术支撑.
  • 摘要：在水闸闸室抗震设计中,为充分考虑闸室结构空间振动的耦联影响,建立能够反映闸室结构实际情况的空间三维计算模型,采用振型分解反应谱法对闸室结构进行了抗震动力计算.结合闸室结构地震作用效应的分析结果,提出有针对性的有效抗震措施,减小地震作用效应,增强闸室抗震性能.rn 现状闸室下游侧闸墩顶部交通桥通过橡胶支座，简支于闸墩上，由于橡胶支座的自振周期较长，对上部交通桥地震惯性力的下传有较大的消减作用，在闸室抗震加固设计时，保留现状交通桥及安装型式不变，在闸墩下游顶部增设高度为3.3m的钢筋混凝土支撑梁，并将上游原简支胸墙改为固支结构，提高闸室整体性能。rn 现状闸门为弧形钢闸门，启闭方式为绳鼓式启闭机结合平衡砣，在闸室加固设计时，保留弧形钢闸门，将闸门启闭方式改为液压式，并将液压启闭控制设备采取集中布置，取消现有的排架、工作桥、启闭机房，最大程度地减低闸室结构高度，减小地震作用效应。rn 由于取消了闸室上部结构，减小了闸室整体重量，为解决由此带来的闸室抗滑稳定不足的问题，设计将闸室向上游接长5m，接长部分采用整体箱涵式结构，并结合布置检修闸门、启闭机液压设备，进一步提高闸室整体性，增强闸室抗震性能。rn 通过上述措施，成功地解决了嶂山闸原闸室抗震性能不足的问题，且闸室结构布置形式较为新颖、独特，对今后类似水闸闸室除险加固抗震设计具有一定的指导和借鉴的意义。
  • 摘要：地震荷载作用下输电塔线体系的动力响应与破坏机理及其复杂,本文运用基于MATLAB的数值计算方法研究地震荷载作用下输电塔线体系的土—桩上部结构的动力响应及协作机理,通过建立输电塔线的单元刚度矩阵、单元等效结点荷载、体系质量矩阵、运动方程以及土—桩—上部结构的整体模型并借助MATLAB的求解功能,计算得到输电塔线体系不同位置处的峰值位移、峰值加速度以及轴力的分布,数值计算的结果表明考虑土—桩—上部结构的协调效应对于位移和加速度峰放大效应明显,而对杆系轴力的放大效应相对较小,同时地震作用时土—桩—上部结构之间存在较强的动力相互作用,其研究结果对于认清地震作用下输电塔线体系的动力响应机理及高效抗震措施的采用具有一定的理论指导作用.
  • 摘要：围绕经受了"5.12"汶川大地震的紫坪铺大坝的震后加固,根据地震后最新核定的地震动参数,采用三维真非线性动力反应分析方法,进行了紫坪铺大坝震后抗震安全评价.紫坪铺大坝是经历了汶川大地震强震的,在进行震后的抗震计算和抗震安全性评价时,应当考虑前期震动的影响.采用试验研究和计算分析,研究了前期震动对大坝地震反应的影响,进行了设计地震下的大坝动力分析,从稳定、变形、面板防渗体系安全等多角度,对震后大坝的抗震安全性进行了评价,分析了抗震薄弱环节,对抗震加固措施提出了建议.rn 从计算结果来看，大坝的表层放大效应较为明显，坝顶及坝顶附近坝坡区域的加速度反应是比较大的，按动力时程线法算得大坝下游坝坡抗震稳定安全系数时程曲线最小值比较接近1，而且坝顶附近坡面出现单元抗震安全系数小于1的区域，存在地震作用下坝顶附近坡面局部动力剪切破坏和出现浅层局部瞬间滑移的可能性，但不会影响整体稳定。为确保工程安全，建议在上述区域采取适当的抗震加固措施。rn 地震作用下，面板动应力较大；静动力叠加后，面板在河谷中部出现了较大压应力，在面板周边部位出现了较大拉应力，而且拉应力区范围较广，周边缝位移较大，因此应考虑在相应部位采取合理措施，以防止挤压破坏和因裂缝而形成的危害。rn 根据大坝动力分析的计算结果，结合紫坪铺等震害资料，面板堆石坝在地震作用下，可能的主要震害是：①坝顶附近的较大地震变形；②坝顶及坝顶附近下游坝坡坡面局部动力剪切破坏和浅层局部瞬间滑移；③面板在河谷中部的局部挤压破坏和面板周边的拉裂缝等。抗震措施亦应针对上述变形、稳定、防渗体及地基的安全等方面的抗震薄弱环节。rn 根据坝料的动力试验研究和大坝的动力分析，前期震动对坝料的动力特性和大坝的地震反应有明显的影响。如果考虑前期已遭受强震作用影响，大坝的加速度反应有所增大，大坝的地震残余变形明显减小，相应混凝土面板的受力和接缝变形情况均有所改善。对于已经经受了“5.12”汶川大地震的紫坪铺大坝而言，进行大坝的震后抗震能力评价时，考虑已遭受前期强震作用影响的分析结果具有重要参考份值。
  • 摘要：为开发我国西部地区丰富的水电资源,一批高坝大库已建或正在开工建设当中.西部地区是我国强震多发区,因此对高坝进行地震风险分析研究至关重要.坝址区多位于高山峡谷之中,在高烈度地震发生时,极易产生地震作用下的边坡滑动,滑坡入库将激起巨大涌浪,所产生的高水头冲击力作用于高坝上将会额外增大高坝风险.rn 本文针对以上问题,对高坝在地震及地震所产生的滑坡次生灾害共同作用下的风险问题进行了研究,分析对比了高坝在不同作用组合条件下的风险,得出的结论可为高坝地震风险控制提供依据.在工况2的地震作用下该重力坝的抗滑安全系数呈上下波动的特征，大坝的抗滑安全余度降低十分明显；在工况3的地震和波浪力共同作用下，其安全系数在整个时程中均小于工况2的安全系数，可知由于地震产生的滑坡次生灾害所引起的涌浪作用对高坝的安全具有明显的效用，增大了高坝风险水平，应该引起注意。
  • 摘要：我国西南强震区兴建高坝抗震问题非常突出.在目前条件下,振动台模型试验联合数值分析已成为高土石坝动力分析的重要手段.论文以300m级的双江口超高心墙堆石坝为依托,介绍了振动台模型试验,并利用等效线性模型对模型坝进行了有限元计算分析.通过两种方法的分析验证,可知不论空库还是满库情况下,最大加速度放大倍数均出现在坝顶,且随输入地震波幅值增大而减小;0.75H以下坝体的加速度放大倍数缓慢增大,而0.75H以上放大倍数明显增大;加速度坝体中间小,上下游边缘大;最大动剪应变和振动方向的残余变形的最大值也出现在下游坝坡约0.8H处.且空库比满库地震反应明显偏大,需要引起重视.
  • 摘要：面板堆石坝的静动力特性是该坝型设计施工及安全评价的关键依据,也是近三四十年来坝工界关注的重要研究方向.在静力特性方面,主要分析面板堆石坝坝料本构关系及坝体应力应变工作性态的关键技术问题;动力特性方面,论述了面板堆石坝地震动力反应和地震永久变形等方面的研究成果.总结了面板堆石坝静动力分析研究的发展趋势,并对该领域今后的研究方向提出一些相关建议.rn 本构模型研究方面。加强基础试验研究，客观地论证已建模型的可靠性；弹塑性模型可较好地反映堆石料的静、动力特性，但本构模型参数难以获得，有待于进一步优化；进行土石料的微观结构和宏观结构研究，将宏观力学和微观结构相结合，以更好地掌握堆石料本构关系特征，从而准确反映大坝实际工作性态。rn 计算分析方面。堆石坝的静动力反应分析在耦合分析、随机地震反应、地震动输入等方面还须更深入的研究；采用概率统计方法和模糊数学方法进行不确定性设计研究；利用有限元数值结果进行坝体抗震稳定评价，还缺乏物理意义比较明确的评价标准，需要建立适用的标准来与之配套；在实际地震中，各时刻的坝体弹性动力反应和滑体塑性滑动同时存在，而在利用滑体变形分析法分析地震永久变形时不能完全体现这种效应，须研发一种将弹性动力响应和塑性滑动相耦合的计算模型来解决这个问题。
  • 摘要：本文以平板网架为研究对象,同时考虑下部支承结构共同工作.将黏滞阻尼器引入网架结构,利用SAP2000有限元软件,在大量分析的基础上,得到了合理的减震器布置方式.分析结果表明：黏滞阻尼器能有效地减少网架结构的杆件轴力和节点位移，使网架结构在地震波作用下得到有效的减震控制；经过不同黏滞阻尼器布置形式的分析比较，黏滞阻尼器的布置形式为工况3时，网架结构的减震效果较好。
  • 摘要：采用大型三维有限元程序ANSYS对大渡河上某水电站溢洪道挑流鼻坎结构建立模型,并进行三维有限元动静力分析.在静力计算中,考虑校核洪水位工况,得到了结构的应力与位移分布.动力计算采用振型分解的反应谱法,得到了挑流鼻坎整体结构的自振特性,提取前10阶振型,并将动力计算结果与静力计算结果进行叠加,对应力及位移进行了分析，可以得出以下结论：rn 应力方面：在静荷载作用下，底板与侧墙接触处受力复杂，出现较大的局部拉应力；在地震作用下，该处也有较大的动应力。两者叠加后结构整体最大主拉应力发生在挑坎进口处底板与右侧墙接触内侧，主压应力满足要求，主拉应力的结果超过了容许拉应力，虽然分布范围很小，但也应引起足够的重视，建议采取局部加强措施（如提高混凝土标号或加强配筋），且不致影响到挑流鼻坎的整体。rn 位移方面：挑坎结构在所有工况的计算中，产生的位移值都不大，最大沉降出现在左侧墙出口段顶部，这主要是由于地基弹性模量取值保守，及地基沉降累积的结果，并不影响稳定性。这说明结构静动力刚度设计是可行的。rn 动力特性方面：溢洪道结构无水时基本振型以顺水流向为主。在溢洪道有水情况下，结构基本振型以垂直水流方向为主。结构在单纯地震作用时应力、位移都较静力时大了许多，可见，地震作用对溢洪道挑坎的影响更大。竖向地震荷载作为对整个结构的动力响应影响较小，符合规范规定的“在一般情况下，水工建筑物可只考虑水平向地震作用”。rn 安全评价方面：静动叠加后，最大主压应力满足要求，最大主拉应力发生在挑坎进口处底板与右侧墙接触内侧，范围很小，往下游延伸且逐渐减小，并很快降到容许拉应力范围之内。垂直水流方向，应力降低也较快，在容许拉应力范围内。在其余范围均能满足拉应力的强度设计要求。可认为整体基本满足强度要求，但需要对应力集中部位作进一步处理或体型优化，建议适当加大布置受力钢筋并适当提高此部位的混凝土标号。各种工况结构下均满足稳定要求，整体稳定主要是因为滑动面取为基岩开挖面，且滑动面坡度较缓，荷载作用于滑动面上向下滑动的分力较小，而相应的抗滑力却很大，故溢洪道挑坎的整体稳定满足要求。
  • 摘要：对"5.12"汶川大地震的紫坪铺面板堆石坝震害进行了总结分析,结合面板堆石坝设计规范的修编工作,重点总结了紫坪铺震害对面板堆石坝抗震措施的启示.包括坝顶及其附近坝坡的防护、面板垂直缝的抗挤压措施和水平施工缝的抗震设计、面板堆石坝的地震变形控制等.紫坪铺震害及其启示对做好面板堆石坝抗震措施具有重要价值.rn 面板堆石坝的抗震能力及其安全性，主要与地基和坝体土石料的特性与密实程度、坝体与地基的防渗结构以及连结部分的牢固与否密切相关。对于建在强震区覆盖层地基上的面板堆石坝，除了做好坝体本身的抗震设计和抗震措施外，还应做好地基的抗震设计和抗震措施。紫坪铺大坝在严格论证的基础上，对覆盖层地基进行了合理的处理，包括对可液化土层的处理，成功抗御强震的结果表明了合理的地基处理和抗震措施的重要性。抗震措施应从坝址选择、地基条件、坝型选择、细部设计、坝料及施工质量等环节和因素综合考虑。
  • 摘要：本文基于某水电站地面厂房,研究厂房上部结构在地震中的鞭梢效应,探讨了鞭梢效应的成因和机理.根据水电站厂房的几何构造、受力特点和动力特性建立了整体和局部模型,采用时程分析法,对比研究了不同模型在地震中的动力响应.结果表明,水电站上下部结构存在的显著的质量突变和刚度突变，地震时将导致上部结构强烈的鞭梢效应。上部结构是水电站地面厂房抗震设计的重点，上部结构的抗震设计必须考虑下部结构对地面加速度的放大，考虑下部结构对上部结构的二次激振。上下柱截面变化以及上下部结构连接的位置都可能出现较大的动应力，是上部结构抗震薄弱部位。水电站地面厂房的下部大体积结构在地震中动力响应很小，具有良好的抗震性能。地震时上部结构的鞭梢效应会进一步减小下部结构的动力响应，更加提高了下部结构的抗震性能。
  • 摘要：在地下厂房的长期使用期限内,其除了承受自身开挖引起的应力作用外,还将受到许多不可预知力的作用,地震就是其中之一.而地震动荷载下地下洞室的响应分析是一个复杂的问题.虽然地下工程的设计方法逐渐成熟,但目前仍以拟静力方法为主.本文详细阐述了利用FLAC3D进行动力分析的过程，以某水电站为例，详细描述了利用FLAC3D进行动力分析过程中的关键性问题，包括人工地震波的合成，边界条件的设置，动力输入、阻尼的选取等。计算结果表明，在地震荷载作用下，洞室位移的变化趋势与静力计算时基本类似，即围岩总体朝向开挖临空面变形，而边墙位移会有一定程度的增长，而考虑动力输入计算的位移大于拟静力法计算的结果。因此在进行工程设计时，应综合考虑多种因素，慎重选择设计支护方案，避免地震造成的破坏。
  • 摘要：基于南水北调东线睢宁二站工程,针对其地基软、地震烈度高、地震时主体结构与相邻的控制室、检修间发生接触碰撞的特点,研究提出通过在相邻结构间布置对顶钢板的设计方案.运用ADINA有限元程序,建立泵站—地基结构的三维有限元模型.对顶钢板的接触状态采用ConstraintFunction算法,分析了正常抽水和横向地震荷载作用下站身结构的应力、位移和接触状态。泵房结构与相邻结构间布置对顶钢板，施工完建后锚杆松弛，使地连墙发生水平位移，检修间和控制室通过对顶钢板与泵房结构压紧接触、联合受力，整个泵站、检修间、控制室、地连墙构成一个类似半埋式的地下结构，显著提高了泵站的整体性。大大增加了泵站的强度、刚度和稳定性，抗震能力大大加强，全面解决了软基上泵站抗震的关键技术问题。
  • 摘要：本文在满足Mononobe-Okabe理论的基本假设的前提下,给出了在有土体表面均布荷载作用下时地震加速度沿挡土墙高度均匀与线性分布的地震动土压力非线性分布.类比水体附加质量的原理,推导了基于给出的地震作用下非线性动土压力分布的附加质量计算公式,给出了土体附加刚度在集中参数中的模拟,并进行算例验证.提出的集中参数法模拟在地震作用下土体对挡土结构的作用简便、有效,具有工程实用价值.
  • 摘要：本文以不等高门式刚架结构为研究对象,将黏滞阻尼器引用到此结构中.利用SAP2000有限元分析软件对不等高门式刚架进行减震控制研究.输入EL-centro三向波,应用时程分析法,得到节点的位移和构件的轴力、剪力、弯矩,通过对布置阻尼器前后的结果对比,选择出阻尼器较为合理的布置方案;再通过输入另外3种地震波来研究不同频谱特性地震波输入时黏滞阻尼器对刚架的减震控制效果.研究结果表明,黏滞阻尼器减震系统对不等高门式刚架结构有较明显的减震效果,是一种适合不等高门式刚架结构的减震系统.
  • 摘要：本文以洗耳河渡槽为研究背景,以弹塑性梁单元模拟排架,以有限体积法、ALE以及2阶迎风格式模拟槽内水体建立二维槽—水耦合体,进行了横向地震作用下的排架损伤下渡槽动力非线性响应分析.通过与线弹性梁单元模拟排架的分析结果进行对比分析得出了,在所选地震波横向作用下,排架发生损伤造成了刚度下降、结构振动周期延长,从而逼近水体的1阶晃动周期,引起了槽—水耦合体内水体的大幅晃动;排架损伤后槽底水平位移增大而水平加速度减小,槽内水体作用于槽体底部的动水压力、倾覆力矩、倾覆力减小的结论.
  • 摘要：本文通过三维渡槽势流体和Housne模型动力特性和动力响应研究，得出以下结论:rn 渡槽中流-固耦合体系振动都是从流体开始，然后才是结构的振动。rn 槽身结构前5阶动力特性具有很高的一致性，Housner模型的振动频率偏低，结构偏柔。rn 侧墙横向位移的振动趋势出现很高相似性，Housner模型偏大，与动力特性分析结论一致;两种模型槽身控制节点的等效应力幅值很接近。rn 势流体假设流体无薪、无漩、无热转换、不可压缩，且流体域的边界运动很小;Housner模型采用弹簧质量系统来近似计算复杂的运动流体对结构产生的脉冲压力和对流压力，概念清晰，实现方便，适合工程采用。rn 势流体假设流体无黏、无漩、无热转换、不可压缩且流体域的边界运动很小,计算中仅包括未知量—速度势;Housner模型采用等效弹簧质量系统来模拟流体对结构的压力作用;两种模型在流—固耦合中都偏重流体对结构的作用研究.三维渡槽体系流—固耦合模态分析表明,两种模型的振动都是从流体开始的;结构前5阶动力特性是一致的,Housner模型的振动频率偏低;动力时程分析可知,Housner模型结构动力响应偏大,结果较安全.都侧重于流体对结构作用的研究，且能满足工程需求。
  • 摘要：本文将作者提出的求解静态弹塑性问题的隐式阻尼迭代法推广应用于求解弹塑性动力学问题.文中给出了联立求解动力学方程、屈服条件和塑性流动方程,并以应变增量为独立基本未知量的弱解形式,同时提出了求解非线性动力学方程的数值迭代算法.基于有限元程序自动生成系统(FEPG)根据所提出的迭代算法编写了相应脚本文件和计算流程,并由此生成了弹塑性动力学问题的有限元源程序.算例表明，本文提出的非线性动力方程的隐式阻尼迭代法和计算程序是正确稳定可靠的，本文研究成果为解决混凝土坝在复杂地震荷载作用下的非线性动力分析奠定了很好的基础。
  • 摘要：研究了几种不同人工边界条件对地震波的吸收效应,以大型有限元软件ANSYS为平台,将地震荷载转化为等效结点荷载,通过数值算例验证了计算方法的合理性,并分析了不同频率的动荷载对结构动力反应的影响.最后结合福州市闽江防洪堤工程,对边界采用传统的固定边界与黏弹性人工边界两种情况下防洪堤的地震响应进行了对比分析.结果表明,地基辐射阻尼对结构的动力响应是不容忽视的.地震荷载的频率对结构动力响应的影响也不可忽视，因此要合理选择地震荷载的频率范围。通过福州市闽江下游防洪堤及地基动力分析发现传统的无质量地基模型在一定程度上夸大了结构的动力响应，其计算成果偏于保守；地基辐射阻尼对结构的动力响应有重要影响，所以在进行动力响应分析时很有必要考虑无限域地基辐射阻尼的影响。本文采用的黏弹性动力人工边界方法，具有精度高、易于实现和实用性强等优点，可广泛应用于同类工程的抗震分析中。
  • 摘要：针对堤防工程质量检测现状,重点讨论了探地雷达检测方法在堤防检测中的应用.研究采用小波分析对雷达实测数据进行分析,根据信号与噪声的小波系数性质不同,采用相应规则,对含噪信号进行小波阈值去噪,提高了信噪比.通过对实测数据的处理分析表明,处理效果较好,有利于实测资料的分析解释,具有很好的应用前景.rn 探地雷达检测技术以其分辨能力强、检测速度快、操作简便、成果直观等优点，将成为堤防质量检测的一种有效方法。只要根据堤防工程的实际情况，合理选取雷达天线和有效的测量方法，可以得到较好的检测效果。rn 采用小波分析对雷达实测数据进行处理，根据信号与噪声的小波系数性质不同，采用相应规则，对含噪信号进行小波阈值去噪，提高了信噪比，有助于技术人员进行准确的地质解释。rn 由于堤防工程条件的复杂性和隐蔽性，以及现场检测条件的局限性，选用单一探测方法对堤防工程进行检测，一般都只对一种物理特性进行描述解释，有时难于得到全面、正确和可靠的信息，因此针对实际工程可采用多种方法进行检测对比验证，以便作出正确的评价，为堤防工程安全评估提供可靠的依据。
  • 摘要：ABAQUS软件是目前国际上功能最强大的非线性有限元软件之一.该软件包括了众多材料本构模型,但尚缺少国内外土石坝动力分析中广泛采用的等效线性化本构模型.本文在ABAQUS软件上实现了土的动力等效线性化模型和土石坝地震永久变形计算,并通过一个典型算例进行了验证.在此基础上,对一座拟建中的高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.计算结果表明，在超越概率2%地震作用下，面板堆石坝的绝对加速度、动位移和动应力等动力响应都不是很强烈，但是坝顶存在明显的鞭稍效应。因此下游坝坡顶部必须采取相应的工程措施，确保大坝在强震作用下能够安全运行。
  • 摘要：本文根据某水电站厂房钢管混凝土排架结构受力特点和变形规律,建立了包括上下部结构的整体机组段三维精细有限元分析模型.运用ADINA的约束方程,分析了钢管混凝土排架结构与上部屋顶和吊车梁不同连接方式对排架结构受力性能的影响,运用振型分解反应谱法,研究了不同连接方式下对排架结构的动力特性的影响.分析表明：屋顶与排架柱的连接全部采用固定铰支的形式其刚度较好，但强度会出现局部应力集中；吊车梁采用固定铰支和活动铰支的组合连接方式静力下排架柱的强度均较好，但刚度较差，动力作用下吊车梁采用两端固定铰支时整体强度和刚度较好。
  • 摘要：本文根据某水电站厂房钢管混凝土排架柱构造形式、受力特点和变形规律,应用有限元程序ADINA建立三维有限元模型,考虑火灾作用下材料热力学参数随温度升高呈非线性变化的特点,运用ADINA中TMC热机耦合模块进行瞬态热分析,探究钢管混凝土柱在火灾作用下的温度场特点和温度应力变化特征,分析结构耐火性能,为工程设计提供参考.火灾作用下钢管和混凝土的材料性能随温度升高逐渐恶化，致使钢管混凝土排架柱变形增大，承载力逐渐下降。受火3h后，钢管达到较高温度，但未达到熔点，靠近外表面混凝土温升较大，内部温升较小，钢管和混凝土受火初期温度应力较大，但都未超出其抗压强度。因此失火后在较短时间内采取有效救火措施，能够保证钢管混凝土排架柱处于承载能力极限范围内。
  • 摘要：采用三维非线性动力有限元方法,对北盘江董箐混凝土面板堆石坝的地震反应特性进行深入研究,获得了该坝在EI-Centro地震波下及峰值加速度时的动力反应特性,包括坝体和面板的加速度反应、位移反应、应力反应,以及周边缝和面板接缝的位移反应等,揭示了董箐面板堆石坝的地震反应的一般规律,分析了该坝的抗震安全性,论证了设计方案的合理性.rn 董箐面板堆石坝在三向地震作用下，坝体加速度反应在顺河向、坝轴线向（横河向）和垂直向均较为强烈，且在河床最深部位的坝顶附近最大。董箐面板堆石坝在遭遇最大0.2g的加速度时，地震后的坝体永久沉降最大值为9.7cm，坝体永久水平最大值为8.8cm。动位移与静位移叠加后，仍位于面板坝变形允许范围之内。董箐面板堆石坝在遭遇最大0.2g的加速度时，地震时面板动应力沿着高程也有显著的动力放大现象，顶部动应力最大值与底部动应力最大值相差2.5～4.6倍。面板静力状态下的应力与地震作用产生的动应力叠加，应力值位于混凝土的强度的允许范围内。董箐面板堆石坝在遭遇最大0.2g的地震后垂直缝张开位值10.73mm。地震后周边缝三向动位分别是：张开位移17.66mm，沉降位移16.64mm，剪切位移16.37mm。
  • 摘要：本文对云南省澜沧江下游某水电站进行机组与厂房耦联振动现场测试,在振动响应信号分析处理基础上,研究了机组与厂房之间的振动响应规律,根据相关振动标准对机组及厂房振动进行了评价,探讨了机组振源特性及振动传递途径,并对厂房结构的动力响应进行了有限元数值反馈计算,与实测值进行了对比分析,为机组安全运行及厂房结构振动控制预测提供参考和依据.rn 根据相关振动控制标准对实测机组及厂房结构各部位的振动水平进行了分析评价，机组及厂房结构所有测点在额定负荷工况的振动均满足控制标准要求。大轴水导处摆度在小负荷工况超出标准，定子机座在87.5MW负荷工况的振动幅值非常接近控制标准，实测厂房机墩及楼板所有测点动力响应无论从振幅、速度和加速度方面评价均满足标准要求。有限元数值反馈计算表明机墩振幅满足相关控制标准和厂房设计规范要求。rn 水力脉动振源主要通过蜗壳外围混凝土和机墩混凝土结构传递到上部，并引起楼板竖向振动加速度的放大效应。通过有限元数值计算，得到了容易引起楼板共振的频率点。根据理论分析及振源识别，取流道内与共振频率点最相近的3种振源频率，考虑脉动压力幅值取所有测点中最大值，并且三种频率的振源同时激发楼板共振的最危险情况，对楼板进行了加速度响应计算。结果表明各层楼板测点（除中间层2号测点外）加速度响应计算值与实测值大体相当，说明厂房楼板的设计能够满足加速度控制标准的要求。在以后的厂房动力分析中应重点关注水力脉动振源引起的楼板加速度动力响应及其动力放大效应。
  • 摘要：考虑复杂地基及塔内外水体的影响,采用三维有限元法进行了两河口水电站进水塔的静动力强度与刚度分析,并校核了地震工况下进水塔的整体抗滑、抗倾覆与抗浮性能.针对本进水塔的尺寸特点,对规范给出的塔外地震动水附加质量计算公式进行了修正.分析结果表明,该进水塔的结构设计能够满足相关规范要求.
  • 摘要：基于三维地质建模软件GoCAD和数值分析软件FLAC3D,给出了一种较好的土石坝地震灾变过程三维再现方法.在编制接口程序和二次开发的基础上,建立了汶川地震中典型震损土石坝及其周围局部场地的三维复杂分析模型.通过共振柱和动三轴试验给出了模型材料的模量比和阻尼比随动应变幅值的变化曲线,利用滞后阻尼实现了变模量和阻尼比的土石坝三维弹塑性灾变过程模拟,数值模拟结果和震后现场调查结果吻合较好.
  • 摘要：考虑官地混凝土重力坝挡水坝段头部碾压层面、坝基面以及深部滑裂面在地震作用下的开裂破坏,计入地震动能量向无限远域地基逸散的地基"辐射阻尼"效应,综合分析坝顶顺河向相对位移、缝面开合情况和开裂范围以及建基面开裂对灌浆帷幕的影响等,初步研究了官地混凝土重力坝的极限抗震能力,获得官地重力坝超设计地震的超载安全系数约为1.3.
  • 摘要：利用拟静力法进行边坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T 5353-2006)中建议,采用土石坝地震加速度动态分布系数图确定.但是由于边坡为单面凌空,因而动力特性和土石坝有明显不同.本文采用有限元结合反应谱法对具有相同高度的边坡和土石坝进行动力反应分析,结果表明边坡的加速度放大系数和土石坝有很大的不同,采用规范中规定的土石坝的动态分布系数是不合理的,进而提出了边坡的地震加速度动态分布系数的建议线,并以此确定地震荷载.采用本文提出的新的边坡规范建议线对该边坡模型进行模拟，得出安全系数约为1.39。与时程法计算结果基本相一致，因此说明本文提出的边坡建议线较原有土石坝的规范线而言，与边坡的实际情况更为相近，具有一定的合理性。
  • 摘要：为了研究土与混凝土接触面的力学性质,对其剪切过程中应力应变曲线的数学模型进行分析.把接触面结构势能分为摩擦势能和黏聚势能两部分,从能量耗散的角度分析了接触面剪切破坏机理.从数学特征方程的角度揭示了传统双曲线模型的缺陷.根据能量耗散假定,建立了接触面应力应变新模型,并给出了实验数据的拟合参数.根据库仑准则,推导了接触面剪切模量的表达式;根据土与混凝土接触面试验结果统计,建立了各参数的确定方法,推荐了初步的取值范围.算例模拟说明了新模型的正确性.研究成果可供相关的工程设计参考.
  • 摘要：红土地区的库水呈弱酸性,氯离子在酸性环境下与氢离子结合成为盐酸,进而侵蚀土工结构.为了获知氯离子对红土坝料的破坏机理,设计了化学加速实验,对比了全渗液中铁、铝离子浓度以及土样黏粒含量的变化,分析了土样的微观结构图.试验证明:氯离子与筑坝红土中起胶结作用的铁、铝氧化物产生了缓慢而长期的化学反应,生成的可溶盐随渗透水流失,降低了红土中胶结物的含量,破坏了红土的结构,进而在坝体内产生了细观渗透通道,降低了土石坝的可靠性和运行寿命.
  • 摘要：水利工程泵站底板浇筑完早期,混凝土产生大量水化热,内部热量难以散发,内外形成一定的温差,表面易产生拉应力,底板有发生"由表及里"开裂风险.本文利用非线性有限元软件Midas FEA对埋设有冷却水管泵站底板三维非稳定温度场进行研究,分析了冷却水管的冷却水温、通水流量、材质、管径、管距对泵站底板温度场的影响,并综合考虑冷却效果和工程成本,拟定并提出了泵站底板冷却水管的布置方案：冷却水温Tω=18～20℃，通水流量Q=18～20Lmin，通水时间为12～15d，冷却水管采用外径32mm，内径28mm的HDPE管，底板较薄处采用水平管距为1.2～1.5m，泵站进水口较厚处采用管距1×1.5m的方式，单根水管的长度控制在150～250m左右，且半天左右改变一次冷却水的流向。水管冷却技术作为一种常用的温控防裂措施，在设计和施工过程中具有灵活性，施工成本低，冷却效果良好，本文的研究方法和成果可为大型泵站底板混凝土结构温控设计和施工提供科学的参考。
  • 摘要：根据混凝土在不同应变速率下的动态强度特性,在已有试验数据的基础上,本文提出了一个新的混凝土双轴受压动态强度准则.该准则的特点体现在两个方面：考虑混凝土强度等级对双轴动态强度的影响。也就说，对应相同的侧压应力水平，混凝土的强度等级不同，应变速率的提高对提高混凝土的抗压强度的效果是不同的。该特点与欧洲国际混凝土委员会(CEB-FIP1990)建议的动态抗压强度公式计入混凝土强度一项是一致的，而且也符合试验数据的规律。rn 在强度准则表达式中，将侧压应力水平和应变速率放在一起考虑，从而能够反映侧压应力水平对应变速率效应的影响，改进了以往的将两者单独考虑、代数累加的不足。rn 通过与已有多组试验数据的拟合分析，确定了强度准则表达式中的材料参数。本文建立的动态强度准则的预测值与试验值吻合较好，可作为工程实际应用的参考值。当然，已有的试验数据离散性较大，特别是应变速率和侧压应力水平的效应随混凝土强度的变化规律还不是很明确，说明混凝土的双轴动态强度还需要开展大量深入、广泛的研究，从而进一步提高强度准则模型的准确性。
  • 摘要：全级配混凝土材料动态性能的试验研究对高拱坝抗震安全设计具有重要意义.本文综述了全级配混凝土动态特性试验研究的现状,总结了目前全级配混凝土动态特性研究试验设备和测量方法,探讨了全级配混凝土材料动态性能的试验研究可能的发展方向.rn 混凝土坝强震作用下的动力分析中，拱坝的地震拉应力值常起控制作用，因此，对拱坝抗震强度安全而言，全级配混凝土的动弯拉强度指标就十分重要。此外，高拱坝地震作用是在坝体承受一定的静态荷载（自重、水压、淤泥、温度等引起）情况下作用的，高度达300m级高拱坝，静态应力水平较高，这与以前的各项试验的无初始静载的状态不同。在进行高拱坝抗震强度安全校核时，其材料动态抗力的增长理应考虑初始静载作用的影响，但由于缺乏足够的试验资料，规定中并未计及这种影响，无法在高拱坝抗震强度安全评估中合理考虑静态作用不同比例的影响。rn 中国水利水电科学研究院在国内外首次开展高拱坝受力特征条件下大坝全级配仿真混凝土动态力学特性和不同初始静载影响的试验研究。试验结果表明，不同初始静载尚未对混凝土的极限动态弯拉强度产生不利影响。该报告特别指出的是，这一结果仅为本次探索研究为数较少的试验所显示，有待于进一步开展更多试验加以研究验证。rn 目前，国内外常用于混凝土材料动力研究的试验设备有分离式Hopkinson杆、电液伺服加载系统、落锤加载系统、轻气炮和板冲击加载系统等。但对于450mm×450mm断面尺寸的全级配混凝土动态特性的研究，通常采用高性能电液伺服加载系统进行研究。rn 研究关键影响因素对全级配混凝土动态特性的综合影响也将是今后需要继续深入研究的方向。
  • 摘要：本文概述了我国DL 5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》修编的依据、工程背景、指导思想、主要变动内容及关键问题等,阐明了本次修编的必要性和可行性.修编遵循的指导思想为:水工建筑物抗震安全性评价包括地震动输入、结构地震响应、结构抗力三个相互配套部分;"防止遭遇最大可能的极端地震时,发生库水失控下泄、导致严重次生灾害的溃坝灾变"是大坝抗震设计的战略重点.修编中主要变动的内容包括:增加渡槽、升船机两类建筑物和边坡;对重要大坝按最大可信地震下不发生地震灾变进行校核;对设计烈度7度及以上的1、2级土石坝,同时用有限元法对坝体和坝基进行动力分析,综合判断其抗震安全性;补充了各章的抗震措施;调整个别水工建筑物的结构系数等.对修编中就抗震设防水准框架、设计反应谱、大坝混凝土动态力学特性、土石坝的动力分析等几个关键技术问题,给出了对其进行了专题研究的主要结果及对其中一些修编规定对不同工程的影响进行了抗震试设计检验的结果.
  • 摘要：利用PFEPG(并行有限元程序生成系统)编制了考虑接触非线性问题的水工结构动态响应有限元程序.该程序以MPI作为并行编程环境,采用黏弹性边界模拟外行波向远域地基辐射,方程的求解采用时域显式解法.经工程算例测试,该程序具有较高的并行度以及良好的并行效率.高性能并行计算能够极大地节省计算时间，是对结构进行精确分析的有效手段。
  • 摘要：本文针对拱坝坝体与坝肩动力相互作用的非线性动摩擦接触问题,提出了坝肩稳定分析的动接触降强算法.该方法在传统有限元动力时程降强法的基础上,将坝肩滑块体、地基、坝体和库水作为一个统一体系进行动力分析计算,能更为准确的考虑坝肩滑块体与坝体的动力相互作用,并且根据接触问题局部非线性的特点,将作用在接触体上的力系分解为外力和接触界面上的接触力,以接触体的位移为基本未知量,而以接触区域局部坐标系下的结点接触力为迭代变量,将非线性接触迭代收缩在可能接触面上进行,把复杂的摩擦接触非线性反映在接触力的变化上,使得迭代计算变得简单易行.
  • 摘要：本文基于国内强震区某高拱坝,应用三维变形离散元程序(3DEC)及其强大的二次开发功能,充分考虑坝体—地基库水系统的耦合作用,坝体缝面及坝肩裂隙岩体结构面在强震时错动、张合的非线性接触影响以及远域地基能量逸散的辐射阻尼等因素,建立了符合实际工作性态的拱坝—地基系统地震破损失稳全过程的非线性数值分析模型.提出了判断拱坝系统由整体性局部损坏到最终失效溃决的具有可操作性的工程指标和安全评价方法.据此研究了某高拱坝在强震下的动态特性、灾变机理及整体失稳溃决过程,并进行了抗震安全度评价.rn 三维变形体离散元法可以通过引入各种材料非线性、接触非线性实现结构体系的大变形力学行为的仿真分析，在模拟混凝土坝体与坝基耦合系统的稳定分析及破坏仿真方面有突出的优势。rn 建立了能够充分反映两岸坝肩各潜在滑动岩块的错动、滑移及整体失稳过程的非线性动态数值分析模型。提出了判断拱坝系统由整体性局部受损的最大设计工作状态到整体失效溃决的极限承载状态的具有可操作性的工程指标和抗震安全评价方法。rn 基于国内某高拱坝进行了地震灾变研究，结果表明，3.7倍超载(PGA=0.529g)可作为该拱坝整体性局部受损与否的安全控制标准，5.6倍超载(PGA=0.801g)可作为该拱坝整体失稳溃决的地震动临界值。亦即该拱坝在设计地震(PGA=O.143g)下达到最大设计工作状态及极限承载状态的抗震超载安全度分别为3.7和5.6。
  • 摘要：本文介绍了基于内力平横法(IFE)原理的动力拱梁法理论及实践.引入了GRUD系数,拱坝的动力反应,供助已经可以投入设计院生产的GDP32软件在拱坝体型优化过程中进行敏感性设计.分析了选择松塔拱坝常规体型方案依据抗震规范具体要求的动力设计为例进行介绍.松塔拱坝垫座方案的动力设计及本方法迭代过程的频率稳定性论证等内容.rn 根据现有的地震实测资料，用本文所介绍的动力拱梁法原理可以在规范约定的原则下进行有效的动力计算。利用不同的GRUD参数可以得到不同的动力放大效果，由此可以用来与规范的设计反应谱及容许应力标准作比较并选定合适的取值方式。已计算的实例说明，GRUD参数对动力放大效果影响很大，而惯性系的认定虽然在理论荷载的中间值上有明显差别，但在最终的设计动力放大效果上差别却并不很大，因此笔者虽然指出这一点，但并不强调以单纯加速度项目为动力分析手段的缺点。工程实践说明，当动力放大过大而导致坝体抗拉强度超标时，拱坝横缝将张开，结构将进入非线性状况，这是本课题下一步的工作内容。
  • 摘要：本文以大岗山拱坝为例,研究频率非平稳特性对坝体非线性响应的影响.选择不同的实际地震动时程作为计算输入,通过研究这些时程的时频特性,确定对坝体非线性响应影响较显著的一些因素.尽量统一可能对坝体非线性响应产生影响的其他时程特性,使得频率非平稳特性成为唯一或少量影响因素之一,从而最大限度地考虑频率非平稳的作用.结果显示,渐进谱峰值结合渐进谱的分布形式可以较好地解释大岗山拱坝的非线性计算结果.
  • 摘要：溪洛渡等特高拱坝高达300m量级,关键技术问题突出.本文结合溪洛渡、锦屏Ⅰ级、伊朗巴哈蒂瑞里等6座特高拱坝设计实例,将分期阐述特高拱坝的安全分析与评价、合理建基面、体型优化设计、复杂基础处理技术、工程抗震、建坝材料、混凝土施工与温控、运行监测与反馈等关键技术的研究方法、评价标准及应用实践,供类似工程设计参考.rn 本文主要讨论特高拱坝整体安全度、合理建基面的分析与评价及其工程应用.长期以来，拱坝安全设计被分为坝体结构强度安全和基础抗滑稳定安全两部分，并采用不同的分析方法及其配套的经验安全系数来控制。坝体结构强度安全是以点安全度为控制即结构容许应力设计，坝体应力按多拱梁法或弹性有限元一等效应力法计算。采用拱坝整体稳定分析方法分析了国内外已建20多座高拱坝和特高拱坝工程，得出了正常组合下的控制点安全系数。特高拱坝基础必须具备足够的承载能力和抗变形能力以及抗力体稳定要求，即基础岩体整体性强，变形模量高，抗力岩体及结构面受载后确保抗滑稳定。
  • 摘要：本文简要介绍拉格朗日不连续变形分析(LDDA)和以黏弹性边界为吸能边界的地震输入方法.用LDDA模拟拱坝横缝、诱导缝和施工期温度裂缝,对西南地区某300m级高拱坝进行了有限元网格剖分,对比分析了有、无施工期温度缝的静动位移,坝体应力和缝端应力,研究了温度缝的张开和滑移情况,得出了以下结论:施工期温度缝可显著增加静位移,但动位移相差不大,作为衡量裂缝扩展的缝端应力未超过混凝土的抗拉强度.
  • 摘要：结合跨径200m的超大跨径变截面拱式渡槽的结构设计方案,通过建立有限元模型,对渡槽进行动力特性和地震响应分析.抗震分析结果表明:①设计方案的拱轴系数的取值是合理的,拱脚偏心弯矩引起的拉应力在允许范围内;②变截面的做法增大了拱脚截面刚度,增强了拱圈的稳定性,有效地减小起控制作用的拱脚处的轴向拉应力,从而满足渡槽抗震的要求.
  • 摘要：软土动应力应变曲线(DSSC)模型是土动力学研究中的一个重要课题.结合软土DSSC的试验规律,分析了其数学模型应具有的基本性质.以最终动强度和初始切线模量为基本参数,对传统双曲线模型和指数模型进行了数学分析.引入动强度因子的概念,揭示了两传统DSSC模型的缺陷.提出了一个软土DSSC复合指数—正弦模型,该模型是一个单调递增、外凸且有极限值的函数.数学分析表明,新模型克服了传统模型的不足,两传统模型均是新模型对应的特例.最后,给出了模型参数的确定方法,通过实测数据拟合验证了新模型的正确性.
  • 摘要：在模拟心墙堆石坝的实际填筑施工和水库蓄水过程,对大坝进行三维非线性静力分析的基础上,采用非线性动力分析方法对心墙堆石坝在地震作用下的响应进行了三维数值分析研究.揭示了坝体动应力、动位移、加速度等分布规律,同时对土石坝的抗震安全性进行评价,为工程的设计提供了参考依据.rn 在地震作用下，坝体最大横断面竖直向动力放大系数最大，在坝体心墙顶部达到最大值；动位移最大值也出现在坝体顶部，但各动位移均小于6cm。最大加速度一般发生在坝顶或1／2坝高位置的坝面上，顶部振动的“鞭稍”效应较为明显，最大动位移也发生在坝顶部位，因此，坝体的地震破坏是先从坝顶或坝面开始。设计地震烈度高，由于坝顶附近加速度放大系数较大，建议加强坝顶附近大坝抗震工程措施设计，以保证大坝抗震安全。
  • 摘要：在目前的相关规范中,混凝土重力坝地震分析时是不需要考虑温度荷载的,但对于丹江口大坝加高工程,众多的研究及现场的监测数据表明,丹江口大坝新老混凝土结合面开裂主要是由于是温度应力引起的.为更为翔实地反映大坝的实际情况,本文在考虑温度荷载和新老混凝土结合面开裂状态的基础上,分析了丹江口大坝由温度场变化引起的初始条件的差异对坝体非线性动力响应的影响，得到了一些有参考价值的结论。在现行的《混凝土重力坝设计规范》中并未要求在温度荷载的基础上进行动力分析，但温度荷载对重力坝应力的分布有着很大的影响，且很多裂缝正是由于温度引起的。本文结合丹江口大坝加高的实际工程，说明了在进行大坝非线性地震反应分析时，温度荷载对坝踵应力和新老混凝土结合面状态有着较大的影响。冬季发生地震时，对坝体的安全最为不利。如冬季发生地震，应重点对坝踵帷幕和新老混凝土结合面的开裂情况进行检查。

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