高拱坝承载能力与安全评价研究

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目前一批世界级高拱坝已在我国西南部建设,该地区地质条件复杂,地震活动强烈。高拱坝的建设在国内外均无可借鉴的成熟经验,拱坝的破坏将会带来巨大的经济损伤和人员伤亡。因此,有必要对高拱坝的非线性动力响应、破坏机理以及高拱坝的承载能力、安全评价继续深入研究。基于此,本文展开了一系列研究,具体内容如下:(1)拱坝-地基系统的模拟对高拱坝动力响应的研究至关重要。本文基于粘弹性动力人工边界理论,利用ABAQUS有限元分析软件并用Fortran编程实现了粘弹性人工边界的施加及地震动的输入。采用混凝土塑性损伤本构模型,对比分析了无质量地基固定边界和有质量地基粘弹性边界条件下高拱坝的动力响应。(2)设计反应谱是结构抗震设计的主要依据,是地震动输入中的关键要素。新地震记录的不断积累,促进了地震动衰减关系的更新。本文根据标准反应谱生成衰减指数γ分别为0.9和0.6的加速度时程曲线,对高拱坝进行时程分析,研究了衰减指数对高拱坝动力响应的影响。(3)高拱坝的破坏机理、承载能力及安全评价是高拱坝设计中的关键问题。本文根据坝体阵型将坝体分区,采用混凝土塑性损伤本构模型,对高拱坝进行了加速度超载分析和震后水压力超载分析,分析了坝体位移、坝体损伤体积比、坝面损伤面积比与地震动峰值加速度的关系;考虑混凝土线弹性的情况,对高拱坝进行了加速度超载分析,与考虑混凝土为塑性损伤本构模型的情况进行了对比;根据坝体分区,以线弹性时程分析得到的超应力累计持时和应力需求能力比为参数,研究了考虑坝体分区的拱坝局部地震破坏评价。
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