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第29卷第9期2011年9月水 电 能 源 科 学Water Reso urces and Pow er V ol.29N o.9Sep.2011文章编号:1000-7709(2011)09-0097-04汶川地震实测波作用下高耸进水塔结构损伤开裂分析张亚敬,张燎军,陈 立(河海大学水利水电学院,江苏南京210098)摘要:以某高耸进水塔为例,采用ADI NA 结构分析软件建立了结构-水体动力耦合的三维非线性有限元模型,利用汶川地震中某坝顶处所测得的地震波进行相应的修正处理,作为模型结构的地震动输入,研究了进水塔在正常蓄水位组合地震荷载工况下的地震反应,并分析了其抗震安全性。
结果表明,高耸进水塔在实测地震波作用下局部出现损伤开裂,但整体结构仍能确保抗震安全性。
关键词:进水塔;A DIN A ;损伤开裂;实测地震波;抗震分析中图分类号:T V 698 1+3文献标志码:A收稿日期:2011-03-22,修回日期:2011-05-16作者简介:张亚敬(1982-),女,硕士研究生,研究方向为水灾害与水安全,E -mail:kreace@163.co m 通讯作者:张燎军(1962-),男,教授、博导,研究方向为水工结构工程,E -mail:ljzhang @大坝进水塔为水利枢纽中一个重要的泄水建筑物,若遭到破坏将会导致库水位上升,进而危及整个水利枢纽的安全[1]。
因此,进水塔抗震安全对整个水利枢纽安全运行有重要的意义。
进水塔在强震作用下,需考虑动水压力对结构响应的影响,且混凝土作为一种准脆性材料,还可能出现压碎、开裂等非线性行为[2],因此利用实测的强震记录对水工建筑物进行抗震安全研究十分必要。
鉴此,本文以某大坝高耸进水塔为例,考虑结构 水体动力相互作用及塔体混凝土材料在地震激励下的非线性行为,建立了三维有限元动力仿真模型,研究了正常蓄水位工况下进水塔在修正实测地震波作用下的损伤开裂情况,并评价了其抗震安全性。
第40卷第7期2009年4月人 民 长 江Y a n g t z e R i v e rV o l .40,N o .7A p r .,2009收稿日期:2008-08-20作者简介:黄耀英,男,三峡大学土木水电学院,讲师,博士。
文章编号:1001-4179(2009)07-0064-03两种库水附加质量模型的重力坝动力响应研究黄耀英 孙大伟 田 斌(三峡大学土木水电学院,湖北宜昌443002)摘要:对两种不可压缩性库水附加质量模型的混凝土重力坝动力响应进行了研究,得到结论:①相对有限元模型计算结果比较,韦斯特伽德模型进行折半处理后计算得到的大坝自振频率较直接使用韦斯特伽德模型计算的精度高;②当水体区域向上游取3倍坝高可以得到比较稳定的自振频率;③由于大坝是弹性体,上游面坝体结点的等效结点荷载不仅受该结点动水附加质量本身的影响,同时受到该结点周边结点的动水附加质量的影响。
关 键 词:库水附加质量;地震响应;混凝土重力坝;抗震分析中图分类号:T V 642.3 文献标识码:A 坝水耦合作用是混凝土大坝抗震分析中的一个重要课题。
自从We s t e r g a a r d 提出垂直刚性坝面的库水动水压力理论以来,这一问题已经历了70多年的深入研究,但仍有比较多的问题不甚清楚。
目前工程上常假定库水为不可压缩流体,此时,库水的动力作用就相当于在大坝系统的质量矩阵中加上一个附加质量矩阵,关于附加质量矩阵的计算,工程上常用的有两种方法[1～7],即按有限元计算的方法和按广义韦斯特伽德公式计算的方法。
陈厚群等[4]通过白山拱坝模型实测以及三向电拟试验求得振型动水压力,得到结论:流固耦合的有限单元数学模型给出的结果与试验结果很符合,而广义韦斯特伽德公式给出的结果偏大,建议对广义韦斯特伽德公式进行折半修正。
李瓒等[5]对二滩拱坝采用有限元模型和韦斯特伽德模型进行动力分析计算的结果也表明韦斯特伽德模型夸大了动水压力的影响。
坝—基础相互作用的动力分析
蔡元奇;黄光明
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】1998()A03
【摘要】某水电站混凝土重力坝坝基含有多挤压带且位于地震烈度较高的区域内，本文以一个机缚坝段为研究对象，采用三维动力有限元进行了动力计算，探讨了坝－基础相互作用下坝的动力特性分析了坝的安全，一些有益的结论可供类似工程参考。
【总页数】5页(P80-84)
【关键词】混凝土重力坝;有限元;坝;基础;相互作用
【作者】蔡元奇;黄光明
【作者单位】武汉水利电力大学
【正文语种】中文
【中图分类】TV312;TV642.3
【相关文献】
1.重力坝-基岩相互作用系统人工边界动力分析 [J], 麻媛
2.海绵吸收层法在坝-库水瞬态动力相互作用分析中的应用 [J], 邱流潮;金峰;王进
廷
3.坝——水动力相互作用分析的有效解法 [J], 江永超;章青
4.考虑结构—土—结构动力相互作用的重力坝地震响应分析 [J], 柳玉印;尹训强
5.基于高阶双渐近透射边界的重力坝-层状地基动力相互作用分析 [J], 高毅超;徐艳杰;金峰
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ADINA学习交流之动力分析主讲人：熊堃博士2009-4-25整理于2009.4.25目录ADINA学习交流之 (1)主讲人简介 (3)1.动力分析方法简介 (7)1.1 拟静力法 (7)1.2 反应谱法 (8)1.3 直接积分法 (11)2.大坝抗震计算中需要考虑的几个问题 (16)2.1 本构 (16)2.2 地震波输入 (21)3.ADINA中大坝抗震计算 (25)3.1 振型分解反应谱法 (25)3.2 时程分析法 (26)主讲人简介网名十方，真名熊堃，武汉大学在读博士研究生，从事水工结构方面科研工作，主要研究方向为高坝结构设计理论。
主要发表过的论文有：Hardfill坝筑坝材料工程特性分析Hardfill坝结构特性分析有厚度节理单元开发与应用“5.12”汶川大地震时冶勒大坝实测动力反应汶川地震对硗碛大坝影响分析桑郎拱坝整体稳定安全度数值分析龙桥拱坝左坝肩稳定分析Study on seismic safety of hardfill damStudy on the structural safety of hardfill damStudy on adaptability to geological faulted foundation of Hardfill dam Dynamic response features of Yele Dam in 5.12 Wenchuan earthquake十方_大坝抗震(179818822) 19:56:48我从07年5月的时候开始接触和学习动力计算，到现在正好是两年年的时间了，期间听过两位老师的结构动力学，动力学的基本理论也反复看了几遍，并且在ADINA中已经做了大坝的一些动力计算L X H(304512380) 19:56:49好强啊侯(281435154) 19:57:23非常强悍。
十方_大坝抗震(179818822) 19:57:30相对于刚开始接触动力分析时的迷迷糊糊，现在已经稍稍地有些理解和思考了，在simwe论坛上也跟一些朋友交流讨论过，现将自己的一些体会和疑问总结如下，期待朋友们的进一步讨论，希望对大家用ADINA做抗震计算有所帮助。
J o u r n a l o f E n g i n e e r i n g G e o l o g y 工程地质学报 1004-9665/2008/16(4)-0533-06 基于A D I N A的软土坝基沉降分析＊杨 坪①② 杨 军③ 许德鲜④ 肖异智⑤(①同济大学岩土工程重点实验室 上海 200092)(②同济大学地下建筑与工程系 上海 200092)(③广州市市政工程设计研究院 广州 510060)(④西北综合勘察设计研究院 西安 710003)(⑤舟山市水利勘测设计院 舟山 316000)摘 要 为了预测拟建软土坝基的沉降量,弄清软土坝基的沉降规律及孔隙水压力的消散规律,本文采用有限元分析程序,对大坝软土坝基的沉降进行了分析研究。
研究结果表明:大坝的沉降经历了初始沉降、快速沉降和缓慢沉降3个阶段;通过分析,获得了坝基的沉降规律为H i l l模型,孔隙水压力的消散规律为指数衰减E x p d e c2模型,并得出了坝基的沉降量、附加沉降量及水平位移值,为大坝建设和类似坝基沉降预测提供了有价值的参考。
关键词 A d i n a 坝基 沉降 孔隙水压力中图分类号:T U472 文献标识码:AF I N I T EE L E ME N T A N A L Y S I SO FS E T T L E ME N TO FS O F TS O I L F O U N-D A T I O NU N D E RR E S E R V O I RD A MY A N GP i n g①② Y A N GJ u n③ X UD e x i a n④ X I A OY i z h i⑤(①K e y L a b o r a t o r yo f G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g,T o n g j i U n i v e r s i t y,S h a n g h a i 200092)(②D e p a r t m e n t o f G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g,T o n g j i U n i v e r s i t y,S h a n g h a i 200092)(③G u a n g z h o u M u n i c i p a l E n g i n e e r i n gD e s i g n a n dR e s e a r c hI n s t i t u t e,G u a n g z h o u 510060)(④N o r t h w e s t R e s e a r c hI n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n gI n v e s t i g a t i o n s a n dD e s i g n,X i a n 710003)(⑤Z h o u s h a nS u r v e y a n dD e s i g n I n s t i d u t e o f W a t e r C o n s e r v a n c y,Z h o u s h a n 316000)A b s t r a c t I t i s t o p r e d i c t t h e s e t t l e m e n t o f s o f t s o i l f o u n d a t i o n u n d e r r e s e r v o i r d a ma n d t o s t u d y t h e l a wo f s e t t l e-m e n t o f s o f t s o i l f o u n d a t i o n a n d t h e l a wo f d i s s i p a t i o n o f p o r e w a t e r p r e s s u r e.Ap l a n e-s t r a i n F E M m o d e l w a s e s-t a b l i s h e d t o a n a l y z e t h e s e t t l e m e n t o f s o f t s o i l f o u n d a t i o n f o r r e s e r v o i r d a m.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e s e t t l e m e n t o f s o f t s o i l f o u n d a t i o n i n c l u d e d i n i t i a l s t a g e s,q u i c k s t a g e s a n d s l o ws t a g e s.T h e l a w s g o v e r n i n g t h e s e t t l e m e n t a n d t h e d i s s i p a t i o n o f p o r e w a t e r p r e s s u r e c o u l d b e d e s c r i b e d w i t h t h e H i l l m o d e l a n d t h e E x p d e c2m o d e l,r e s p e c t i v e l y.T h e m a x i m u mo f s e t t l e m e n t a n d t h e a d d i t i o n a l s e t t l e m e n t d u e t o d a mm a s s a n d t h e m a x i m u mo f h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t w e r e o b t a i n e d.T h e r e s u l t s c a n o f f e r a n i m p o r t a n t r e f e r e n c e t o t h e c o n s t r u c t i o n o f d a ma n d t h e s u b s i d e n c e o f s i m i l a r s o f t s o i l f o u n d a t i o n.K e y w o r d s A d i n a,F o u n d a t i o n o f d a m,S e t t l e m e n t,P o r e w a t e r p r e s s u r e＊收稿日期:2007-06-21;收到修改稿日期:2007-09-19.基金项目:上海市博士后科研基金资助项目(05R214145).第一作者简介:杨坪,从事土的工程性质、地基处理等方面的研究.E m a i l:c s u y a n g p@163.c o m1引 言软土是一种高压缩性、含水量大、强度低和透水性差的粘性土,软土地基的沉降是建构筑物经常遇到沉降问题[1～6]。
重力坝的荷载及其组合一、荷载荷载-----→作用不随时间变化的----永久作用如自重、土压力等随时间变化的------可变作用如水压力、扬压力、温度、孔隙水压力等；偶然发生的--------偶然作用如地震、校核水位下的水压力等.可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间变化与平均值之比不可忽略的作用。
作用在重力坝上的主要荷载有:坝体自重、上下游坝面上的水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、地震荷载及冰压力等(图2.3).图2.3 重力坝上作用力示意图自重坝体自重是重力坝的主要荷载之一。
W=γ×A+ωω--坝上永久设备重①沿坝基面滑动，仅计坝体重量；②沿深层滑动，需计入滑体内岩体重；③用有限单元法计算时，应计入地基初始应力的影响；假定：1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh2°水平应力σ(x)=λγh3°剪应力τ(xy)=0静水压力1°上游面垂直2°上游面倾斜①挡水坝段②溢流坝段3°水的容重①清水γ②浑水γ(按实际情况考虑)扬压力(含坝基和坝体内扬压力)*坝基扬压力:坝基扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力；②由水头差引起的渗透压力.渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物线分布。
扬压力对坝体稳定不利. 见图2.4为减小扬压力需采取工程措施：设帷幕.用折减系数α表示岩体构造、性质、帷幕的深度、厚度、灌浆质量、排水孔直径、间距、深度等因素。
. 设排水. 见图2.5.图2.4 无防渗排水措施时坝底扬压力分布图2.5有防渗排水时坝底扬压力分布规范规定：河床坝段：α=0.2～0.3岸坡坝段：α=0.3～0.4需要指出：原型观测资料表明：扬压力因受泥沙淤积的影响随时间延长而减小，对稳定有利。
坝体内扬压力:坝体混凝土也具有一定的渗透性,在水头作用下,库水仍然会从上游坝面渗入坝体,并产生扬压2.6.力,见图4、动水压力溢流坝泄水时，溢流面上作用有动水压力，其中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力较小，可忽略不计。
基于ADINA的重力坝地震响应分析
王伟华;张燎军
【期刊名称】《水利科技与经济》
【年(卷),期】2008(014)001
【摘要】针对云南某重力坝,利用大型有限元软件ADINA分别基于流固耦合理论和Westergaard附加质量方法建立了数值分析模型,对其自震频率和地震响应进行了分析.结果表明,两种模型的自震频率比较接近,附加质量模型的地震响应要大于流固耦合模型.因此,在重力坝抗震研究中,采用较简单的附加质量模型代替复杂的流固耦合模型考虑水体的影响是偏于安全的,适用于重力坝结构抗震的定性分析.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】王伟华;张燎军
【作者单位】河海大学土木工程学院,南京,210098;河南大学水利水电工程学院,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】TV64
【相关文献】
1.基于塑性损伤模型的重力坝非线性地震响应分析 [J], 吴凡;胡志强
2.基于ADINA的重力坝流固耦合动力特性分析 [J], 赵堃;王春青;张旸;张静远;朱卫华;朱峰
3.基于ADINA的重力坝动力响应及抗滑稳定性研究 [J], 谢鹏
4.基于等效一致边界的重力坝地震响应分析 [J], 戴江力
5.基于ABAQUS的重力坝非线性地震响应分析 [J], 李战国
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地震荷载作用下重力坝坝踵裂缝内水压分布研究何迪;李宗利【摘要】在地震荷载作用下,重力坝内水下裂缝突然闭合时会产生较大的附加水压力,从而可能引起裂缝失稳,对大坝抗震不利.基于大型有限元软件建立数值分析模型,人为在坝踵设置初始张开宽度为0.001 m的楔形裂缝,以分析在地震作用下不同长度、不同方向的裂缝内部的最大水压分布规律.其中,库水及缝内水体采用势流体单元,库水与坝体、坝基间采用流固单元.研究结果表明,随着裂缝长度的增长,裂缝内最大水压不断增加,最大可达到初始静水压的8.13倍;而随着裂缝角度的增大,裂缝内最大水压先增大后减小;裂缝长度越长,裂缝内最大水压随着角度变化越明显.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)009【总页数】4页(P72-75)【关键词】裂缝;地震荷载;最大水压力;坝踵裂缝;重力坝【作者】何迪;李宗利【作者单位】西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西,杨凌,712100;西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西,杨凌,712100【正文语种】中文【中图分类】TV642.3近几年来，在我国已建或者在建的混凝土高坝中，多数都处于强震区［1］。
混凝土坝在建设或运行过程中，难免产生微裂缝，这些微裂缝在较高水荷载作用下不断张开、扩展，直至贯通从而形成宏观裂缝［2－3］。
在地震荷载作用下，这些裂缝会不断地张开、闭合，致使裂缝的体积不断变化，由于水的压缩性比较小，在裂缝快速闭合的情况下，裂缝内的水来不及排出，就会产生较大的附加水压［4－5］，从而引起水力劈裂效应，导致裂缝失稳，加速了裂纹的扩展。
目前，一些学者开始对动力荷载作用下裂纹内水压分布规律进行研究。
R.Tinawi 和L.Guizani基于连续性原理和动量定理研究了裂缝内动水压力［6］，并得出地震下裂缝内水压力是裂纹张开的加速度和速度的函数。
V.Slowik和V.E.Saouma 通过混凝土楔形试件劈裂，得到裂缝在快速闭合时裂缝内压力增大为初始压力的3倍，同时研究了张开速度不同时缝内水压梯度分布随时间的变化规律［4］。
