混凝土重力坝的地震响应分析_傅玉勇
碾压混凝土重力坝层间应力地震响应分析
碾压混凝土重力坝层间应力地震响应分析摘要：碾压混凝土重力坝的地震响应特点与破坏和碾压层的状态是紧密联系的。
以碾压层和本体混凝土力学之间的关系为依据，从横向观察相同类型的本构模型，使用宏观等效单元构建了在地震作用下受到影响的重力坝等效模型。
并利用这个模型对地震的影响做了整体的计算，把正常状态下的混凝土坝的坝体应力和各碾压层之间的应力相互比较。
通过研究结果可以看出，本篇文章中提到的等效单元方法能够具体的表现出在强震的作用下碾压层的特点对结构的动力响应特点影响非常大，与此同时，大大提高了计算的效率，节省了计算的时间和成本。
通过对碾压层等效厚度的全面观察，得出了软弱夹层厚度增大时，其对坝体层之间的影响最为显著。
关键词：层间应力；地震作用；碾压混凝土坝；动力响应当今社会，筑坝技术处于飞速发展中，碾压混凝土坝在建筑工程中也得到了广泛的使用，虽然研究人员正在加深对碾压混凝土坝的研究，但碾压混凝土坝体结构自身还是会有一些不足之处。
碾压混凝土坝是通过薄层浇筑碾压构成的，并从横向上看具有各向同性的特性。
因为筑坝混凝土用碾压取代了浇筑，这可能会造成碾压层面的闭合、滑动、张开等问题。
结合传统意义上的常态混凝土坝来看，碾压混凝土坝的动力反应要更加的复杂，它对抗震稳定性的研究起到了非常重要的作用。
一、地震对碾压混凝土重力坝的影响【1】对于重力坝来说，抗震薄弱部位有许多，在地震的影响下，坝踵、坝趾和坝体很容易受到破坏。
并且碾压混凝土重力坝和各碾压层之间存在的应力也会随之产生许多变化，碾压层之间会在薄弱面的影响下出现滑移和开裂。
通过使用有限元软件来对坝体应力进行计算的过程中，如果把层与层之间想象成是胶结的，那么就应该把各个碾压层当成一层块体单元来对网格进行分割，然后在每一个层面都设置层间单元，但是这也会造成单元节点相对增多，造成计算工作更加困难，计算机的内存不够用，使计算工作无法正常进行。
如果把相邻的多个层面的本体和软弱夹层单独进行整理，再统一计算，这样虽然能使网格的划分减少，但是结果上出现偏差是避免不了的。
地震作用下混凝土重力坝极限抗震能力分析
第45卷第1期2019年1月水力发电地震作用下混凝土重力坝极限抗震能力分析王旭东张立翔朱兴文2(1.昆明理工大学建筑工程学院工程力学系，云南昆明650500；2.大理大学数学与计算机学院，云南大理671003)摘要：采用ABAQUS中的混凝土塑性损伤模型来模拟某重力坝的地震响应特性，分析不同强度地震卜•坝体损伤破坏区。
以印度的Koyna混凝土重力坝为例，采用混凝土塑性损伤模型模拟了大坝动力损伤破坏过程，数值模拟结果与文献中模型试验结果基本相同，验证了数值模型的正确性，根据损伤破坏效应能够判定Koyna重力坝的极限抗震能力为0.4g〜0.45g。
对云南省某混凝土重力坝的极限抗震能力进行了探讨，根据重力坝的损伤破坏效应可以初步认定该混凝土重力坝的极限抗震能力在0-4g~0.45g o关键词：混凝土重力坝；地震；塑性损伤模型；极限抗震能力Analysis on Ultimate Seismic Capacity of Gravity Dam under Earthquake EffectWANG Xudong1,ZHANG Lixiang',ZHU Xingwen2(1.Faculty of Civil and Architectural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650500,Yunnan.China; 2.School of Mathematics and Computer,Dali University,Dali671003,Yunnan,China) Abstract：The concrete plastic damage model in ABAQUS is used to simulate the response characteristics of a concrete gravity dam under earthquake.The dam damage and destruction zone under different strong earthquake is analyzed.Taking Koyna concrete gravity dam in India as an example,the plastic damage model of concrete is used to simulate the process of dam damage and failure.The numerical simulation results are basically the same as the model test results in the literature,which verified the correctness of numerical model.According to damage effect,it can be judged that the ultimate seismic capacity of Koyna gravity dam is0.4g-0.45g.The ultimate seismic capacity of a concrete gravity darn in Yunnan Province is also discussed,and according to the damaging effect of gravity dam,it can be initially determined that the ultimate seismic capacity of this dam is0.4g-0.45g.Key Words：concrete gravity dam;earthquake;plastic damage model;ultimate seismic capacity中图分类号：TV312文献标识码：A文章编号：0559-9342(2019)01-0023-052008年汶川发生了里氏&0级特大地震，地震烈度XI度，地震对震区内的水电工程造成了极大的影响。
地震作用下重力坝位移响应分析
地震作用下重力坝位移响应分析
董丽杰
【期刊名称】《水利科技与经济》
【年(卷),期】2023(29)1
【摘要】地震对重力坝的稳定性具有较大影响,为了分析地震影响下重力坝的位移响应特征,利用ADINA软件建立数值模拟模型,结合场地的地震参数,确定主余震关
系曲线。
根据数值模拟计算结果可知,主余震强度比和超载倍数对重力坝的位移增
量和位移增长率影响密切。
位移增量随着主余震强度比和超载倍数的增大而增大;
位移增长率随着主余震强度比增大和超载倍数减小而增大,余震对坝体位移的影响
较大。
在进行后期工程设计时,需要充分考虑地震余震的影响,以保证计算结果准确。
【总页数】5页(P35-39)
【作者】董丽杰
【作者单位】山西泽城西安水电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV642.3
【相关文献】
1.地震波斜入射条件下重力坝动力响应分析
2.考虑库底淤积层作用的碾压混凝土重力坝地震响应分析
3.动水动土共同作用下重力坝的地震响应分析
4.近断层地震作
用下串联隔震体系下部结构层间位移角响应分析5.考虑结构—土—结构动力相互
作用的重力坝地震响应分析
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长期运行老化混凝土重力坝地震反应分析
长期运行老化混凝土重力坝地震反应分析
王怀亮;周志宇
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2015(35)1
【摘要】早期建造的混凝土重力坝随着运行年限的增加,坝体的老化特征和损伤积累日益突出,其承载能力和抗震性能的评价问题已成为研究的重点内容。
本文基于化学-湿-力耦合作用原理的连续损伤力学理论,考虑了由于力学性能退化和环境条件引起的老化因素对坝体动力损伤的影响,使用二维动力有限元-边界元混合法对丰满大坝的某溢流坝段进行了计算分析。
结果表明,本文所提出的数值模型能够体现出混凝土性能的退化过程,能够预测长期运行老化混凝土重力坝的地震反应,从而为现正运行的混凝土大坝的抗震安全评价和鉴定探索了新的方法和途径。
【总页数】6页(P183-188)
【关键词】混凝土坝;损伤变量;老化;地震反应
【作者】王怀亮;周志宇
【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;大连大学建筑工程学院;大连大学材料破坏力学数值试验研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TV33;TV642
【相关文献】
1.碾压混凝土重力坝的地震动力反应谱分析 [J], 毛有智
2.地震波在混凝土重力坝中的特性反应 [J], 陈利锋;刘文清;黄飞;徐俊杰
3.混凝土动态弹性模量对重力坝地震反应的影响分析 [J], 李德玉;陈厚群
4.王家店水库混凝土重力坝爆破地震反应分析 [J], 张卫东;傅盛国;王炳乾;周晶
5.加高重力坝长期运行工作性态预测分析——以丹江口大坝为例 [J], 沈思朝;颉志强;祁勇峰
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动水动土共同作用下重力坝的地震响应分析
据《 水工建筑物抗震设计 规范》 推荐 的标 准反应 谱 ， 最大 谱
值 卢 ＝２ ０ 阻尼 比为 ０ ０ ， ．， ．５ 场地 的特征周期 按 Ｉ类场地 取 ０ ２ ， ． ｓ水平 向设计地震加速度为 ０ ２ｇ， 向设计地震加 速 ０ ．５ 竖
象， 拉应 力值较 大， 范围较 大 ； 大梁与 闸墩 交界处 ， 在弧 门推 力作用和几何 形状 突变等 因素的 影响下 ， 生 了较 大的主拉 产 应力和主拉应 力区 ， 在配筋计算 时应予 以注意 ； 大坝整体上 的应力能 满足抗 震要 求， 坝体局 部 区域 范围很 小的拉 应 力不
会影响大坝的安全。
度峰值 为水平 向峰值 的 １２ Ｔ为结 构 自振周期 ， ／。 反应谱 卢的表
达 式 为
收稿 日期 ： ０ — ５ １ ２ ９ ０—３ ０
堰顶上的净过水 面积 ， 顶高程 １２３ ５ 坝 ４ ． ０ｍ。３个泄洪底 孔均
设 ７ｍ× ．５ｎ 的叠梁检修 闸门及 ７０ ９ ７ ｌ ．０ｉ ．０ｍ的弧形工 ｎ×８５
计算 ， 分析 了坝体在外荷载作用下 的动应 力分布规律及 弧门推 力 重要路径处的动应力响应情况。
２ 有限元动力分析方法及过程
２ １ 有 限元 动力 分析理 论 ．
反应谱理论既考虑到结构物 的动力 特性 ， 也较好地考虑 到
１ 坝体设计参数
１１ 工程 概况 ．
某水 电站是 一高水 头 、 长隧洞引 水式水利 工程 ， 电站装 机 容量为 ２× ０ ５ Ｗ。水库总库容 １５万 ｍ ， ６ ．０Ｍ ８ 有效 库容 １３万 １
极端荷载作用下混凝土重力坝的动态响应行为和损伤机理
极端荷载作用下混凝土重力坝的动态响应行为和损伤机理随着坝工技术的发展，一大批100m~300m级的高坝建设进入快速发展阶段。
在一般状态下，大坝正常的安全运行可以得到保障。
然而我国高坝建设主要位于西南强震区域，由于地震动的不确定性，超过设计地震的地震动是存在并可能发生，当发生超设计地震时，大坝可能遭受破坏，抗震安全问题十分突出；同时高坝由于其显著的政治经济效益，无疑成为局部战争和恐怖爆炸袭击的重点攻击对象，大坝一旦失事，后果不堪设想。
因此，对突发极端荷载作用下的大坝动态响应行为和损伤机理进行研究，评价高坝的抗震及抗爆安全性，是关系我国社会经济发展全局的防灾减灾重大工作中的重要内容，也是我国水利工程建设中必须面对的前沿性关键技术问题和重要战略课题。
由于失事后果严重，突发极端荷载下的高混凝土坝安全及防护问题值得关注。
对于混凝土重力坝而言，可能引发大坝灾变的极端荷载主要包括：强地震荷载和爆炸荷载。
为了揭示强震及突发性爆炸冲击荷载下大坝的动态响应行为和损伤破坏机理，本文（1）从强震作用下混凝土重力坝的动态响应行为、断裂破坏过程、潜在失效模式及极限抗震能力评价方法；初始裂缝、强震持时、主余震地震序列、近断层地震动对大坝抗震性能的影响等方面，系统地研究了强震作用下混凝土重力坝的动态响应及损伤机理；（2）并从炸药在不同介质的爆炸过程、冲击波传播特性、边界效应；水下和空中爆炸冲击下的大坝毁伤特性；水下爆炸冲击下的大坝破坏效应、抗爆性能及损伤预测等方面，系统研究了爆炸冲击荷载下混凝土重力坝的动力行为和毁伤机理。
主要创新工作内容如下：（1）探讨了大坝强震断裂破坏过程，概化出强震潜在失效模式基于扩展有限元基本理论，研究了强震荷载作用下混凝土重力坝的动态响应行为、渐进失效过程以及裂缝张开闭合行为，验证了该方法在分析混凝土重力坝地震破坏过程的可行性，并讨论了网格尺寸效应；分析了混凝土重力坝在不同水平地震作用下的动力渐进破坏过程、破坏形态和开裂破坏位置，概化出强震作用下混凝土重力坝的潜在失效模式，得到了混凝土重力坝的抗震薄弱部位。
考虑应变速率影响的混凝土重力坝非线性地震响应分析
考虑应变速率影响的混凝土重力坝非线性地震响应分析
艾亿谋;杜成斌;洪永文
【期刊名称】《防灾减灾工程学报》
【年(卷),期】2007(27)3
【摘要】通过引入应变速率、损伤变量以及刚度退化指标等参数,建立了应变率相关的混凝土弹塑性损伤模型。
运用该模型对某重力坝厂房坝段分别就率相关及率无关两种情况进行了三维非线性地震响应时程分析。
深入研究了混凝土应变速率等相关特性对结构动力响应的影响。
结果表明,应变速率对混凝土的力学性能有一定的影响,随着应变速率的增加,坝体结构的变形减小,主拉应力有所提高,应变能有所减小以及开裂损伤有一定的降低。
所得结论对混凝土重力坝的震害研究有一定的参考价值。
【总页数】6页(P290-295)
【关键词】应变速率;刚度退化;混凝土弹塑性损伤模型;非线性地震响应;时程分析;重力坝
【作者】艾亿谋;杜成斌;洪永文
【作者单位】河海大学土木工程学院;中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院【正文语种】中文
【中图分类】TU352.1
【相关文献】
1.考虑多种因素影响的重力坝地震响应分析 [J], 何建涛;陈厚群;马怀发
2.考虑库底淤积层作用的碾压混凝土重力坝地震响应分析 [J], 王怀亮
3.考虑库水可压缩性的重力坝地震动力响应分析 [J], 李渤;辛全才
4.考虑应变率效应的钢筋混凝土结构非线性地震灾变过程模拟 [J], 张皓;李宏男;曹光伟;尚兵
5.某重力坝考虑混凝土拉压损伤的地震响应分析 [J], 闫春丽;涂劲;郭胜山
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碾压混凝土重力坝抗震动力分析
振 型
２５ ６７ ． ８ ４． ５ ５ ２９
｛
０． ８ ３ ６６ Ｏ ２１ ． ９６
０ ６ ．１ ３ ７ ０． ９１ １ ０
１９ ６３ ． ０ ３． ４ ４ ５７ ４． ６ ８ ５３
８Ｏ ９Ｏ ． ０
０５ ４６ ． ２
７ 。地 震最 大水 平 动位 移为 ２ ． ｍｍ 。 １６
竖 向 动位 移 自上 游 面 向下 游 面逐 渐 减 小 ， 体 坝 上游侧 竖 向地 震 动 位 移 明显 大 于 下游 侧 （ 图 ８ 。 见 ） 最大 竖 向动位 移 均 出现 在 坝 顶 上 游 侧 ， 大 竖 向动 最 位移 为 ９ ５ ．ｍｍ， 坝顶 下游 竖 向动 位移 为 ４６ ｍ。详 ．ｍ
２ ２ 计算 模 型及 有 限元 网格 划 分 ．
主要水 工 建 筑 物 为 １级。场 址基 本 地 震 烈度 Ⅶ
度 ， ＤＬ ０ ３— ０ ０（ 工建 筑 物 抗 震设 计 规 范 》 按 ５７ ２０ （ 水 的 有关 规 定 ， 抗 震 设 防类 别 属 甲类 ， 防 类 别 应 其 设
摘 要： 采用有 限元动力法和分项系数极限状态设计的方法 ， 结合大朝山实际工程 ， 分析碾压混凝 土坝的动力响应及 抗震能力 ， 校
核 了大坝 的抗震安全性 ， 结果表 明， 大坝达到 了 Ｄ ５ ７ — ０ ０ 水工建筑物抗震设计规范》 Ｌ ０３ ２０ （ 规定 的可靠度 水平 。
关键词 ： 碾压砼坝 ； 重力坝 ； 抗震分析 ； 结构系数 ； 大朝山水电站 中图法分类号 ：Ｖ ４ ． ； Ｖ １ Ｔ ６２２Ｔ ３２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号：０ ３— ８ ５ ２ １ 叭 －０２ ｏ １０ ９ ０ （０ ２） ０ ４一 ４
混凝土高坝强震震例分析和启迪
2009年1月水 利 学 报SH UI LI X UE BAO 第40卷 第1期收稿日期:2008209203作者简介:陈厚群(1932-),男,江苏无锡人,中国工程院院士,主要从事水工结构抗震研究。
E 2mail :chenhq @文章编号:055929350(2009)0120010209混凝土高坝强震震例分析和启迪陈厚群(中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京 100044)摘要:强震作用下的高坝抗震安全性广受关注。
但迄今坝址的地震动输入却仍有较多不确定因素,且高坝的地震响应也相当复杂。
对经受强震作用的高坝震害的现场详尽调查和深入分析研究,对改进现行抗震设计理念和推动高坝抗震安全的研究极为重要。
本文对全球经受过Ⅷ度以上强震的百米以上混凝土高坝的震害实例进行了较详尽的分析研究,其中包括在中国发生的汶川大地震中对沙牌碾压混凝土拱坝和宝珠寺混凝土重力坝震害的初步调研分析,探讨了从这些震害实例中得到的启迪。
关键词:震害;高混凝土坝;强地震;实例分析;启迪中图分类号:T U35211文献标识码:A1 研究背景“实践是检验真理的唯一标准”,水工混凝土结构抗震安全的理论和理念、分析和试验结果、设计和工程措施也都要在震例,特别是强震震害实例中受到检验、得到启发、探求依据。
混凝土坝的地震响应十分复杂,其抗震性态的主要特点也需要首先从调研和总结其震害实例中得到启迪。
由于迄今为止,混凝土坝,特别是高坝,遭受强震的震害实例很少,对混凝土坝的抗震性态仍有待不断深入探索。
但就已有的少量经受强震的百米级混凝土坝的震害看,虽然有一定程度的局部开裂等损坏,至少还尚未有溃坝的事例,说明总体而言,经过按规范要求认真进行抗震设计和切实保证施工质量的混凝土坝,具有相当的抗震能力。
实际上,在日本、伊朗、土耳其、意大利、美国、智利、墨西哥等地震较多的国家,都修建了不少高混凝土坝。
因此,依据国内外已有的工程实践和震害实例,只要重视抗震安全,精心设计和精心施工,在强震区是可以修建高坝的。
混凝土重力坝的地震响应分析_傅玉勇
图 7 罕遇地震不同水位条件下 C 点相对位移 Fig． 7 Relative displacements of Point C under rare earthquake and different water levels
第1 期
傅玉勇： 混凝土重力坝的地震响应分析
·127·
4 结论
本文分析了某混凝土重力坝遭遇多遇和罕遇地震时坝体的动力响应，可以得出以下几点结论： （ 1） 在多遇地震荷载作用下，大坝应力应变关系基本处于弹性状态； （ 2） 在罕遇地震荷载作用下，坝踵和下游坝面折坡处将出现应力集中，坝踵处的动应力随水位升高而逐 渐减小，而下游坝面折坡处的动应力基本不受水位条件的影响； （ 3） 最大地震动位移出现在大坝上侧，由于水对坝体位移具有一定约束作用，随着水位的上升，大坝上 侧的位移逐渐减小。
我国是一个多地震国家，自 20 世纪初以来，全世界发生的 7 级以上强震中，中国占 35%［1］，强震给人类 造成的灾难是巨大的，特别对于高坝大库，万一遭受严重震害，其后果不堪设想。混凝土重力坝是一种常见 坝型，我国西北、西南部强震活动区建设有大量混凝土坝［2］，研究高烈度区混凝土重力坝的抗震性能和规律 对于水利工程建设具有重大意义［3 － 7］。ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范 围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题，能模拟结构（ 应力 / 位移） 分析、热传导分析、质量扩散 分析、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（ 流体渗透 / 应力耦合分析） 等诸多工程问题。本文以某大型 混凝土重力坝为例，利用 ABAQUS 有限元软件分析了大坝在多遇和罕遇地震荷载作用下的二维地震动响 应，根据 2010 抗震规范［8］，本文抗震设防等级为 7 度半，时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值应调幅 为 55 Gal 和 310 Gal，分别对应于多遇地震和罕遇地震。大坝的抗震问题是一个坝 － 水 － 地基系统耦合问
地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析
收稿日期：2019-07-31基金项目：国家自然科学基金项目（51879185）；国家优秀青年科学基金项目（51622904）；天津市杰出青年科学基金项目（17JCJQJC44000）作者简介：李明超（1979-），教授，博士生导师，主要从事水利工程仿真与优化分析研究。
E-mail ：LMC@水利学报SHUILI XUEBAO 2019年11月第50卷第11期文章编号：0559-9350（2019）11-1326-14地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析李明超1，张佳文1，张梦溪1，闵巧玲2，史博文1（1.水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津大学，天津300350；2.华电重工股份有限公司，北京100070）摘要：我国西南强震区建设有大量混凝土坝，复杂地形条件下地震波入射角度对混凝土坝动力响应影响较大，然而，目前相关研究以线弹性模型为主，在合理考虑坝体的真实破坏状态方面存在局限性。
本文以Koyna 混凝土重力坝为研究对象，建立三维非线性有限元分析模型，采用了基于黏弹性边界的地震波动输入方法，结合塑性损伤模型分别分析了地震P 波和SV 波斜入射下坝体的动力响应，并提出地震破坏评价模型对震后坝体损伤进行评估。
研究表明，地震波入射角度及波型对坝体动力响应影响较大，P 波入射下位移应力和损伤在60°时达到最大，SV 波入射下在0°时达到最大，证明了考虑地震波入射角的必要性；采用塑性损伤本构结合损伤评价指标合理地反映了坝体破坏程度，并针对薄弱地区提出抗震设计改进。
因此，在同类型工程的安全评价中应该综合考虑地震波斜入射和筑坝材料的非线性特征。
关键词：混凝土重力坝；地震波斜入射；塑性损伤模型；地震破坏评价模型；黏弹性人工边界中图分类号：TV642.3文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb.201905381研究背景我国西南部强震区拥有全国约80%的水能资源，随着近年来西南地区不断修建200米级、300米级的高坝，对高坝大库的抗震安全评价提出了严峻的挑战［1-2］。
混凝土动态弹性模量对重力坝地震反应的影响分析
混凝土动态弹性模量对重力坝地震反应的影响分析李德玉;陈厚群【摘要】现行水工抗震规范中规定,大坝混凝土动态弹性模量在静态弹性模量基础上提高30％.这一规定体现的是混凝土瞬时模量与持续模量的差异,而非加载速率的影响.根据国内相关混凝土坝设计规范,持续模量约为瞬时模量的0.67倍,亦即瞬时模量可较持续模量提高50％.本文结合不同高度的重力坝,从大坝自振特性、动位移、动应力及静动综合应力诸方面进行比较分析,论证两种动态弹性模量取值的影响.结果表明:坝体动态弹性模量提高率从30％增至50％后,对重力坝动力特性及地震反应的影响很小.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2012(010)002【总页数】5页(P81-85)【关键词】重力坝;动态弹性模量;动力特性;地震反应【作者】李德玉;陈厚群【作者单位】中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京100048;中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TV642.31 研究背景大坝混凝土动态弹性模量是影响重力坝动力特性及地震反应的重要参数。
现行《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）[1]中规定，混凝土动态弹性模量（瞬时模量）在静态弹性模量（持续模量）基础上提高30%。
国内外近期进行的全级配大坝混凝土的试验成果表明[2]，加载速率对混凝土弹性模量的影响远不如对混凝土强度的影响显著，可以忽略不计。
因此，上述规定体现的是混凝土瞬时模量与持续模量的差异，而非加载速率的影响。
另外，根据国内相关混凝土坝设计规范，大坝混凝土持续模量约为瞬时模量的0.67倍[3]，亦即混凝土动态弹性模量应在静态弹性模量基础上提高50%。
本文根据文献[4]给出的不同高度的重力坝剖面，采用重力坝抗震设计的基本分析方法—材料力学法进行动力分析，从坝体自振特性、动位移和动应力等方面综合论证坝体混凝土动态弹性模量不同取值对大坝动力特性及地震反应的影响。
混凝土高坝系统的地震响应分析研究进展概述
文章编号：1672-3031（2012）01-0001-08收稿日期：2011-03-18资助项目：国家自然科学基金项目（51079164）；水利部公益行业科研专项（201201053）；中国水利水电科学研究院科研专项（KJ1133；KJ1242）作者简介：马怀发（1962-），男，山东枣庄人，教授级高级工程师，博士，主要从事计算力学、水工结构抗震及混凝土细观力学分析研究。
E-mail ：mahf@中国水利水电科学研究院学报第10卷第1期混凝土高坝系统的地震响应分析研究进展概述马怀发1，陈厚群1，徐树峰2（1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100048；2.中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安710065）摘要：本文从5个方面总结了混凝土高坝体系地震响应分析的最新进展及所存在的问题，其内容包括：（1）坝体伸缩横缝开合的接触非线性研究；（2）坝基远域能量逸散效应的模拟；（3）坝体-库水动力相互作用；（4）坝肩抗震稳定分析研究；（5）坝体及地基非线性分析研究。
最后提出了当前高坝系统地震动分析所面临的研究课题。
关键词：高混凝土坝；地震响应；材料非线性；坝体-地基系统；动接触；人工边界中图分类号：TV312文献标识码：A高坝地震响应分析是抗震安全评价的核心。
近年来，我国在西部高地震区修建了一系列300m 级的高坝工程，这些工程面临众多重大关键技术问题的严峻挑战，尤其值得一提的是，距离震级上限为8级的摩西发震断层仅4.5km 的大岗山拱坝，需要抗御世界少有的设计地震加速度高达0.56g 的近断裂大震的地震作用；300m 级高拱坝在强震作用下的实际抗震性态，与已有的低烈度区的中、小型水坝相比，将有许多本质性的差异。
这些工程的规模及其所面临的问题难度和复杂性在国内外均无先例。
因此地震作用常成为设计中的控制工况。
基于已有工程经验的传统抗震设计理念、方法和技术途径，已很难适应迅速发展的工程建设需要。
混凝土重力坝在地震荷载下的稳定分析
损伤塑性本 构模型 ，利 用有 限元分析 软件 Ａ Ａ Ｕ 进 行混凝土坝的结构计算 ．可以更加 直观反映混凝土坝 的应 ＢＱＳ
砂 浆 防渗 层ห้องสมุดไป่ตู้、高性 能混 凝 土 防渗 体 、新 型 土工 膜
材 料 等 。混凝 土重 力 坝不 宜设 置 纵缝 。横 缝一 般 为 非暴 露 平 面连续 缝 。 由于混 凝 土坝 这 种 特殊 的
况 下的 防 渗任 务 。 因此 ．防 渗 体 系是 否 裂 缝 关 系
到坝 体 的安全运 行 。
膨胀 角 （） ｏ
初始压缩屈服预应力（Ⅱａ ｈ ＇ ） 抗压强度（ｉａ ｓｖ）
拉 伸破 坏 应 力（ Ｐ ） Ｍａ
３ ． 有 限 元 网 格 模 型 ２
图 ２中的 （ ａ ）图为该 混 凝 土重力 坝 的结构 有 限元模 型 ，它包 含 了 ７ ０个 减缩 积分 （ Ｐ ４ ）平 ６ Ｃ ＳＲ
２ 工 程 概 况
某 混 凝 土 重 力 坝 ，建 在 坚 硬 的微 分 化 基 岩
册 的 ｌ．３ １ ．章节和 Ａ Ａ Ｕ 理论 手册 的 ４５ ５ ＢＱ Ｓ ．２章 ．
节 有 详 细 的描述 。 我们 在计 算 中关 注 的 是 混凝 土
的拉伸 行为 。混 凝土 大坝 的材料 属性 见 表 １ 。
砂 浆 防渗 层进 行 防渗 。并 在 坝 体 内设 置 灌 浆 排水
廊 道 ，坝体 的典 型 断 面 图见 图 １ 。在 坝 顶 靠 近 坝
前 处设 置 一道 混凝 土 防渗 墙 ．与 沥青 砂 浆 防渗层 相 连 ，形 成 坝体 的一 道 连续 的防 渗体 系 ，该 防渗 体 系是 坝 体 唯一 的 防渗体 系 。承 担着 坝 体 任 意 工
武都碾压混凝土重力坝抗震分析与安全评价
灾
害
学
Ｖｏ ． ５ Ｎ ． ０ １２ ｏ Ｓ
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＡＴＡＳ ＲＯＰ Ｔ ＨＯＬ ＯＧＹ
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武 都 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 抗 震 分 析 与 安 全 评 价
曾 迪
（ 国 水 利 水 电科 学 研 究 院 ，北 京 １０４ ） 中 ０ ０ ８
摘 要 ：武都水库是 四川省江油市境 内的涪江干流上 的大 （ ） １ 型水利 工程 。汶川 ８级 地震 中 ，武都水 库 ＝ Ｉ程紧邻 震中 区附近 ，并正处于施工高峰期 ，大地震对 武都水库 工程 已建和在建 的 ４ ０多个项 目均有不同程度的损坏 。分别
采 用 水 ｌ 建 筑 物 抗 震 设 计 规 范 给 定 的地 震 动参 数 值 和 地 震 后 复 核 确 定 的 地 震 动 参 数 值 ，对 武 都 大 坝 进 行 抗 震 分 析 Ｔ
对武 都大 坝进行 抗 震分 析与 安伞性 评 价 。
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ ；Ｔ ６２ Ｕ１８ Ｖ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ０—８ １ ２ １ ）０— １ １ ０ １Ｘ（０ ０ ｓ ０ １ — ４
坝体设 计 为 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 ，坝 后 式 厂 房
０ 引言
武都水库位于四川省江油市境 内的涪江干流上 ，是 涪江流域规划确定 的以防洪 、灌溉为主 ，结合发 电，兼
与安全性评价 。计算表 明，当设计设 防加速度 ２ ６ｃ ／ 时 ，按规 范规定 的悬 臂梁法 进行抗 震计算 时 ，均满 足现 ５ ｍ ｓ 行抗震规范的要求 。按平面有限元计算时局部拉应 力超 出规范的允许 值 ，建议 挡水坝段下 游坝 面折 坡附 近以及溢
高地震烈度下混凝土重力坝动力特性与抗震性能研究的开题报告
高地震烈度下混凝土重力坝动力特性与抗震性能研究的开题报告一、选题意义和背景混凝土重力坝是一种广泛应用于水利工程中的大型水库坝体，其抗震性能的研究对工程的安全稳定性有着重要的意义。
高地震烈度下混凝土重力坝的动力特性是影响其抗震性能的重要因素。
因此，对混凝土重力坝在高地震烈度下的动力特性及其抗震性能进行研究，可以为相关工程的地震灾害防治提供科学依据和理论支持，推进水利工程的科学发展。
二、研究内容和思路本文所要研究的对象是高地震烈度下混凝土重力坝的动力特性及其抗震性能。
该研究将从以下几个方面展开：1. 混凝土重力坝的基本结构和设计参数介绍混凝土重力坝的基本结构和设计参数，包括坝体的高度、截面形状、坝体厚度等。
同时，还会对坝体抗震设防强度等设计要求进行介绍。
2. 混凝土重力坝在地震荷载下的动力特性分析通过对混凝土重力坝在地震荷载下的振动特性进行分析，包括谐振频率、振型等参数的计算，得到混凝土重力坝在地震中可能出现的动力响应情况。
3. 混凝土重力坝的抗震性能评估通过对混凝土重力坝抗震性能的评估，包括最大加速度、变形等参数的计算和分析，得到混凝土重力坝在地震中的破坏概率和破坏模式。
4. 抗震加固措施设计根据对混凝土重力坝的抗震性能评估结果，为提高其抗震性能进行抗震加固措施设计，包括加强坝体结构、改进坝体固结体系等措施。
三、预期研究结果1. 深入了解混凝土重力坝的动力特性和抗震性能通过对混凝土重力坝的动力特性和抗震性能进行研究，可以更深入了解其在高地震烈度下的受力情况和破坏规律。
2. 提出可行的抗震加固措施通过对混凝土重力坝抗震性能评估及加固措施设计，可以为工程实践提出可行的抗震加固措施，提高工程的整体安全稳定性。
四、研究方法1.数值分析法通过数值分析软件进行相应的参数计算，以此得到混凝土重力坝在地震荷载下的动力响应特性和抗震性能评估结果。
2. 理论分析法参考经验公式和理论分析，对混凝土重力坝的动力响应和抗震性能进行理论分析。
地震波斜入射作用下重力坝地震响应分析
地震波斜入射作用下重力坝地震响应分析
陈灯红;曾怡阳;赵艺园;刘云龙;岳梦
【期刊名称】《三峡大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】为了研究地震波斜入射作用下重力坝的地震响应,本文基于黏弹性边界及相应的地震动输入方法,分别推导了P波和SV波倾斜入射时的等效地震力,构建了考虑地震波斜入射的黏弹性静-动力统一型人工边界.以黄登混凝土坝为研究对象,研究了P波和SV波在不同斜入射角度下混凝土坝的地震响应,重点分析了重力坝在地震作用下的水平、竖直相对位移与主应力.研究结果表明:混凝土重力坝的地震响应中在斜入射情况下P波与SV波有明显的差异,考虑地震波的斜入射很有必要;P 波斜入射时,随着入射角度的增加,坝体关键点的水平、竖直相对位移与主应力值逐渐增加(60°时达到最大);SV波斜入射时随着角度的增加关键点相对位移与坝体主应力变化不大,但整体来看入射角度为0°时(即垂直入射)与其他入射角度相比无论是竖直、水平相对位移或坝体关键点主应力均为最大.
【总页数】9页(P14-22)
【作者】陈灯红;曾怡阳;赵艺园;刘云龙;岳梦
【作者单位】防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学);三峡大学土木与建筑学院【正文语种】中文
【中图分类】TV312
【相关文献】
1.地震波斜入射条件下重力坝动力响应分析
2.地震波斜入射下复杂地质中隧道动力响应分析
3.地震波斜入射下混凝土重力坝的塑性损伤响应分析
4.地震波斜入射下重力坝的动响应分析
5.地震波斜入射下层状场地中地下综合管廊地震响应分析
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混凝土重力坝非线性地震响应及抗震加固设计研究的开题报告
混凝土重力坝非线性地震响应及抗震加固设计研究的开题
报告
一、研究背景
混凝土重力坝是一种重要的水利工程结构，其在水利工程中的作用十分重要。
然而，由于其体积较大、结构复杂，受到地震时容易产生较大的损伤，因此抗震加固设计成为其发展的一个必要问题。
目前，对混凝土重力坝地震响应及抗震加固设计的研究还不够深入，需要进一步探讨。
二、研究内容
本文主要研究混凝土重力坝的非线性地震响应及抗震加固设计，包括以下几个方面：
1. 混凝土重力坝的地震响应分析。
2. 确定混凝土重力坝的抗震性能指标，比如位移限制、加速度限制等。
3. 根据抗震性能指标，设计抗震加固方案。
4. 进行抗震加固方案的模拟分析。
5. 结合实际工程，进行实测验证，检验抗震加固方案的有效性。
三、研究意义
深入研究混凝土重力坝的地震响应及抗震加固设计，可以为改进工程设计，提高其安全性和可靠性提供指导。
另外，该研究还可以积累工程实践经验，推动我国水利工程结构的发展。
四、研究方法
本研究采用理论分析、数值模拟及实测验证相结合的方法。
具体包括：
1. 采用现有的地震响应分析程序，进行混凝土重力坝地震响应分析。
2. 利用有限元方法，进行抗震加固方案的模拟分析。
3. 在实际工程中，采取现场实测的方法，对抗震加固方案进行验证。
五、预期成果
1. 揭示混凝土重力坝地震响应的规律。
2. 提出具有可操作性的抗震加固方案。
3. 验证抗震加固方案的有效性，为实际工程提供借鉴。
混凝土重力坝在地震作用下的数值模拟
混凝土重力坝在地震作用下的数值模拟混凝土重力坝在地震作用下的数值模拟是研究坝体受地震作用下的动
态响应，评估其抗震性能的一种方法。
该模拟可以从地震力、土体抗震性能、结构系统动力特性等多个方面综合考虑，以精度高、可靠性强的方式
分析坝体在地震作用下的响应情况。
具体地，该模拟包含以下主要内容：
1.坝体地震动力学特性的建模：将坝体作为整体，用有限元法（FEM）等方法对其进行动态分析和模拟。
2.地震作用模拟：将罕见地震强度、频率和方向等因素考虑在内，并
运用动态分析方法，对坝体受地震作用下的反应情况予以模拟。
3.土体抗震性能模拟：将土体材料的强度、刚度、阻尼等因素考虑在内，并制定适当的模型、参数等，模拟坝体在复杂地形、复杂的基础土壤
条件下的抗震能力。
4.结构系统动力特性模拟：将坝体的几何形状、材料特性、结构连接
方式、支承状态等因素综合考虑，并以动态分析为基础，模拟坝体在地震
作用下的整体动力特性。
经过上述分析，可以得到混凝土重力坝在地震作用下的响应情况，评
估其抗震性能，并对其结构和设计做出合理的优化。
王家店水库混凝土重力坝爆破地震反应分析
王家店水库混凝土重力坝爆破地震反应分析
张卫东;傅盛国;王炳乾;周晶
【期刊名称】《防灾减灾学报》
【年(卷),期】1993(000)001
【摘要】通过两种途径分析了王家店水库重力坝在爆破时的地震效应。
一是利用实测坝基地振动作为地面运动输入,对坝体进行了地震反应和爆破强度分析,包括具体的振动特性和动力反应。
二是通过振动速度分析了坝体混凝土可能产生的最大应力,并与极限强度做了比较,给出了该混凝土重力坝爆破振动控制标准。
最后讨论了重复爆破时对大坝可解产生的疲劳影响。
上述分析结果表明:最大药量控制在
300kg范围内,距大坝1700m处的爆破研究所进行的常年爆炸加工生产,对大坝是安全的,由重复爆炸对大坝引起的低周疲劳影响可忽略。
【总页数】9页(P37-45)
【作者】张卫东;傅盛国;王炳乾;周晶
【作者单位】大连地震台;大连理工大学;大连理工大学大连 116021;大连 116021;大连 116012
【正文语种】中文
【中图分类】P315
【相关文献】
1.白石水库碾压混凝土重力坝基础垫层混凝土裂缝的原因分析 [J], 姜国辉;沈冰;李玉清;李雷
2.碾压混凝土重力坝在石步河水库重力坝工程项目中的应用研究 [J], 仵蕾
3.碾压混凝土双曲拱坝、重力坝边坡开挖爆破技术的研究——以贵州大花水水电站碾压砼双曲拱坝为例 [J], 李晓红
4.胡冲水库堆石混凝土重力坝枢纽布置及结构计算 [J], 徐显
5.长期运行老化混凝土重力坝地震反应分析 [J], 王怀亮;周志宇
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自然灾害学报 JOURNAL OF NATURAL DISASTERS
文章编号：1004 － 4574（2012）01 － 0123 － 05
Vol． 21 No． 1 Feb． 2012
混凝土重力坝的地震响应分析
傅玉勇
（ 天津大学 建筑工程学院，天津 300072）
3． 2 罕遇地震下的动力响应 罕遇地震下考虑水位情况对大坝动力响应的影响，分别
计算了水位为 0 m，50 m，70 m 和 96 m 情况下，大坝受幅值为 310 Gal 的水平向和竖向地震激励产生的动力响应。入射地 震波仍然为图 2 中入射波，但幅值调幅为 310 Gal，图 5、6 分 别为 A 点和 B 点在各水位下的动应力图。由图 5 中知，A 点 的动应力随水位的升高而逐渐减小，可见水位对坝踵处的应 力状态会产生较大影响，水位越高，坝踵处动应力越小； 而图 6 中，0 ～ 70 m 的水位条件下，B 点的动应力变化非常小，当水 位达到 96 m 时，动应力增大，可见水位对下游坝面折坡处的 动应力影响较小。
Abstract： Two-dimensional seismic responses of a concrete gravity dam under action of frequent and rare earthquakes were analyzed and influences of water level conditions on dynamic response of the dam were compared． The results show that under the frequent earthquake load the stress-strain relationship is basically in elastic deformation phase，while under the rare earthquake load，maximum seismic displacement occurs at the top of the dam，and with the increase of water level，displacement at top of the dam and dynamic stress at the dam heel decrease，and stress at the off slope of the dam changes slightly． Key words： concrete gravity dam； seismic response； frequent earthquake load； rare earthquake load； water lever
关键词：混凝土重力坝； 地震响应； 多遇地震； 罕遇地震； 水位
中图分类号：TU4
文献标志码：A
Seismic response analysis of a concrete gravity dam
FU Yuyong
（ School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China）
图 4 多遇地震下 C 点相对位移 Fig． 4 Relative displacement of Point
C under frequent earthquake
图 5 罕遇地震不同水位条件下 A 点动应力 Fig． 5 Dynamic stresses of Point A under rare earthquake and different water levels
我国是一个多地震国家，自 20 世纪初以来，全世界发生的 7 级以上强震中，中国占 35%［1］，强震给人类 造成的灾难是巨大的，特别对于高坝大库，万一遭受严重震害，其后果不堪设想。混凝土重力坝是一种常见 坝型，我国西北、西南部强震活动区建设有大量混凝土坝［2］，研究高烈度区混凝土重力坝的抗震性能和规律 对于水利工程建设具有重大意义［3 － 7］。ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范 围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题，能模拟结构（ 应力 / 位移） 分析、热传导分析、质量扩散 分析、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（ 流体渗透 / 应力耦合分析） 等诸多工程问题。本文以某大型 混凝土重力坝为例，利用 ABAQUS 有限元软件分析了大坝在多遇和罕遇地震荷载作用下的二维地震动响 应，根据 2010 抗震规范［8］，本文抗震设防等级为 7 度半，时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值应调幅 为 55 Gal 和 310 Gal，分别对应于多遇地震和罕遇地震。大坝的抗震问题是一个坝 － 水 － 地基系统耦合问
表 1 混凝土重力坝自振特性 Table 1 Natural vibration characteristics of concrete dam
振型阶数 1 2 3 4
频率 f / Hz 2． 835 3 7． 548 1 10． 206 14． 816
圆频率 ω / （ rad / s） 17． 815 47． 426 64． 126 93． 092
第1 期
傅玉勇： 混凝土重力坝的地震响应分析
·125·
出，作为应力集中处的 A 点和 B 点，其动应力皆小于混凝土的拉伸破坏应力，且 C 点处的最大相对位移只有 7 mm，坝体应力应变关系基应力 Fig． 3 Dynamic stresses of Points A and B under frequent earthquake
图 1 混凝土重力坝剖面示意图图 Fig． 1 Profile of concrete gravity dam
2 自振特性及阻尼
图 2 多遇地震输入波 Fig． 2 Seismic wave of frequent earthquake
在没有蓄水时对坝体进行频谱分析得到其自振频 率，表 1 是大坝的前 4 阶自振频率。一般认为坝体的 阻尼比在 2% ～ 5% 之间，本文取材料阻尼为 0． 03； 在 ABAQUS 分析中假定 Rayleigh 刚度阻尼，这需要确定 参数 β，β 可由极限阻尼 ξ1 和一阶自振频率 ω1 确定： β1 = 2ξ1 / ω1 ，ξ1 和 ω1 分别为 0． 03 和 17． 815，由此得 β 为 0． 00337。
3 地震响应分析
大坝在地震荷载作用下，坝顶上游侧的位移较大， 坝踵及下游坝面折坡处易出现应力集中现象［5］，本文重点观察坝踵、下游坝面折坡处的动应力响应及坝顶 上游侧位置处的位移响应，如图 1 中所示 A，B 和 C 三点。 3． 1 多遇地震下的动力响应
多遇地震下只考虑水位 96 m 处情况。在坝基处输入水平向和竖向地震激励，输入波如图 2 所示，加速 度峰值调幅为 55 Gal，计算 A，B 点的动应力和 C 点相应于基底的相对位移，如图 3，4。从图 3，4 中可以看
图 7 罕遇地震不同水位条件下 C 点相对位移 Fig． 7 Relative displacements of Point C under rare earthquake and different water levels
第1 期
傅玉勇： 混凝土重力坝的地震响应分析
·127·
4 结论
本文分析了某混凝土重力坝遭遇多遇和罕遇地震时坝体的动力响应，可以得出以下几点结论： （ 1） 在多遇地震荷载作用下，大坝应力应变关系基本处于弹性状态； （ 2） 在罕遇地震荷载作用下，坝踵和下游坝面折坡处将出现应力集中，坝踵处的动应力随水位升高而逐 渐减小，而下游坝面折坡处的动应力基本不受水位条件的影响； （ 3） 最大地震动位移出现在大坝上侧，由于水对坝体位移具有一定约束作用，随着水位的上升，大坝上 侧的位移逐渐减小。
收稿日期： 2011 － 07 － 06； 修回日期：2011 － 10 － 21 基金项目： 天津市科技创新专题研究项目（ 07FDZDSF02100） 作者简介： 傅玉勇（ 1975 － ） ，男，博士，主要从事岩土动力学研究． E-mail： earth0101@ 163． com
·124·
自然灾害学报
第 21 卷
题，大坝上游水位也时常变化，因此有必要研究不同水位条件下的大坝抗震性能，本文重点研究了在罕遇地 震荷载作用下不同水位对大坝地震动力响应的影响。
1 计算模型及分析
图 1 是混凝土重力坝的剖面示意图，坝体高 110 m，基底宽 75 m，并假定坝体迎水面铅直。坝体混凝土 弹性模量为 31． 027 GPa，泊松比为 0． 15，密度为 2 643 kg / m3 ，剪胀角为 36． 31°，其初始受压屈服应力、极限 受压屈服应力和拉伸破坏应力分别为 13． 0 MPa，24． 1 MPa 和 2． 9 MPa。假定地基为刚性［9］，利用 ABAQUS 中一阶缩减积分平面应力单元（ CPS4R） 对模型进行离散，选取天津波南北向地震记录和上下地震记录作为 施加在基底的水平向和竖向地震激励，对多遇地震将入射波加速度幅值调为 55 Gal，对罕遇地震将入射波加 速度幅值调为 310 Gal，其中，调幅后的多遇地震波见图 2。在地震作用发生前，坝体主要受到自身重力与静 水压力作用，其中静水压力按三角形分布荷载考虑。
参考文献：
［1］ 潘家铮． 中国大坝 50 年［M］． 北京： 中国水利水电出版社，2000． PAN Jiazheng． China Dam 50 Years［M］． Beijing： China Water Power Press，2000． （ in Chinese）
［2］ 林皋． 混凝土大坝抗震安全评价的发展趋向［J］． 防灾减灾工程学报，2006，26（ 1） ： 2 － 12． LIN Gao． Developing Tendency of the seismic safety evaluation of large concrete dams［J］． Journal of Disaster Prevent and Mitigation Engineering， 2006，26（ 1） ： 2 － 12． （ in Chinese）