高地震烈度下混凝土重力坝动力特性与抗震性能研究

论文摘要

西南地区是我国水能资源最为丰富的地区,但同时也是我国高烈度地震频发的地区,目前一批世界级的高混凝土重力坝正在这些地区修建,抗震安全性问题十分突出。因此,对高地震烈度下混凝土重力坝的动力特性和抗震性能研究,是一个极其重要的课题。本文以阿海水电站为例,建立多种地震波输入模型,以重力坝单坝段模型为研究对象,对不同地震波输入模型下重力坝的动力响应进行了研究,对竖向地震波与横河向地震波对重力坝抗震安全性影响进行评价,将地震波的时程数据和谱特性结合起来,进行了多波验算分析。根据碾压混凝土重力坝整体性较强的特点,本文进行了坝段群整体抗震性能研究。计算中运用接触单元对坝段间横缝进行了模拟,对重力坝不同坝段在地震过程中的挤压、碰撞现象进行了分析,对接触面上的应力分布规律进行了总结,对高地震烈度下重力坝抗震安全性进行了评价。针对重力坝缝间不同处理措施,进行了坝段群动力特性研究,对重力坝动力响应与自振频率的关系进行了说明。本文进行了重力坝的极限抗震能力和地震破坏模式进行了研究。以阿海溢流坝段为例,采用地震超载法对不同烈度地震作用下坝体裂缝的出现位置、出现范围与裂缝发展趋势进行描述。找出了该坝段在强震作用下抗震关键部位和薄弱环节,说明了坝体可能的破坏模式。对基础进行了稳定性验算,并结合地基塑性区开展情况和坝体混凝土的开裂,给出了坝体—地基整体系统的极限抗震能力的综合判定方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 研究现状与发展趋势
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 重力坝动力分析的理论基础
• 2.1 结构动力方程的建立
• 2.2 有限元动力分析基本理论与主要方法
• 第三章 基于不同地震波输入模型的重力坝动力响应研究
• 3.1 地震波的选取
• 3.2 地震动参数的确定
• 3.3 地震波输入模型的比选
• 3.4 多波验算分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 考虑坝段间相互作用的重力坝整体抗震性能研究
• 4.1 重力坝整体抗震性能研究方法
• 4.2 接触问题的基本原理
• 4.3 坝段间横缝的模拟
• 4.4 计算模型与计算参数
• 4.5 计算成果分析
• 4.6 考虑缝间处理措施的重力坝动力特性分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 强震作用下重力坝极限抗震能力与破坏模式研究
• 5.1 重力坝极限抗震能力的确定
• 5.2 重力坝破坏模式研究方法
• 5.3 计算模型与计算参数
• 5.4 计算成果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢