沙牌碾壓混凝土拱壩抗震穩(wěn)定性概述

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1、沙牌碾壓混凝土拱壩抗震穩(wěn)定性概述-->第1章緒論1.1課題的提出及研究意義和目的我國水力資源豐富，無論水能資源蘊藏總量，還是可能開發(fā)的水能資源，都居世界第一位。理論蘊藏量6.94億kothods)是在二十世紀(jì)五十年代作為處理固體力學(xué)問題時提出的，它是由美國的R.Clough教授于1960年率先引用，最早應(yīng)用于對飛機結(jié)構(gòu)的分析。應(yīng)用有限元法分析拱壩應(yīng)力的基本思想是：將壩體這個連續(xù)的空間結(jié)構(gòu)離散成為有限個單元，單元間通過結(jié)點進(jìn)行連接。通過確定各單元的剛度矩陣，并組合成整體剛度矩陣，即可建立結(jié)點位移和節(jié)點力之間的平衡方程，求出結(jié)點位移，從而求出應(yīng)力[16]?！?第2章拱壩抗震設(shè)

2、計的動力學(xué)分析理論與方法2.1結(jié)構(gòu)振動方程研究結(jié)構(gòu)振動特性的基礎(chǔ)首先要從結(jié)構(gòu)振動方程入手，對于混凝土高壩或其他高聳結(jié)構(gòu)的地震力的振動理論研究，應(yīng)該從多質(zhì)點體系多自由度結(jié)構(gòu)的振動方程出發(fā)。但是，單自由度體系的振動理論又是研究多自由度體系振動理論的基礎(chǔ)部分。本節(jié)將首先簡單介紹單自由度體系的振動方程。單自由度系統(tǒng)是最基本的結(jié)構(gòu)動力模型，而現(xiàn)實生活中實際結(jié)構(gòu)全是連續(xù)的，并且具有無限多個自由度[35]。圖2-1給出了單自由度系統(tǒng)的計算力學(xué)模型。它的可以理解為一個高位的供水箱，也可以看作是一個真實的單層樓房結(jié)構(gòu)。如圖2-1所示單自由度體系，所謂單自由度就是結(jié)構(gòu)只有一個運動自由度。分析是假

3、定地基為剛性平面，結(jié)構(gòu)為坐落在此剛性平面上的質(zhì)量[M]、彈簧[K]、阻尼[C]的振動系統(tǒng)；同時假定地面運動和結(jié)構(gòu)振動只是沿著一個方向發(fā)生水平振動，而不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。下面將分析單自由度體系在水平向地面運動xg（t）影響下的振動?！?2.2常見有限單元法動力分析類型和內(nèi)容振型分解反應(yīng)譜法是用來計算多自由度體系地震作用的一種方法。該法是利用單自由度體系的加速度設(shè)計反應(yīng)譜和振型分解的原理，將求解各階振型對應(yīng)的等效地震作用，然后按照一定的組合原則對各階振型的地震作用效應(yīng)進(jìn)行組合，從而得到多自由度體系的地震作用效應(yīng)。對于大多結(jié)構(gòu)而言，計算所得的若干個振型中一般是頻率最低的振型貢獻(xiàn)最大，高

4、階振型對結(jié)構(gòu)的影響則越來越小。在有限元計算中，往往不需要求得包含所有的高階振型；當(dāng)?shù)玫降慕Y(jié)果達(dá)到計算要求精度時，后面的高階振型即可舍棄。這是因為高階振型很容易在各種阻尼的影響下逐漸消失，而且對有限元計算模型的簡化處理也造成高階振型時的可靠性降低?！端そㄖ锟拐鹪O(shè)計規(guī)范》（DL5073-2000）[27]中條文規(guī)定，采用振型分解反應(yīng)譜法計算地震作用效應(yīng)時，可由各階振型的地震作用效應(yīng)按平方和平方根法（SRSS）組合。當(dāng)兩個振型的頻率差的絕對值與其中一個較小的頻率之比小于0.1時，地震作用效應(yīng)宜采用完全二次型方根法（CQC）組合。時程分析法是由結(jié)構(gòu)基本運動方程輸入地震加速度記錄進(jìn)

5、行積分，采用逐步積分的方法計算整個時間歷程內(nèi)結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)的方法。因其是在時域內(nèi)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行的計算，所以可查看結(jié)構(gòu)在強震作用下從彈性到非彈性階段的內(nèi)力變化以及構(gòu)件開裂、損壞直至結(jié)構(gòu)倒塌的破壞全過程?！?第3章沙牌碾壓混凝土拱壩反應(yīng)譜法動力分析........173.1工程概況....173.2汶川地震對沙牌拱壩的影響........193.3三維有限元模型的構(gòu)建及計算參數(shù)的確定........203.4壩體的靜態(tài)分析....253.5壩體自振特性分析......283.6基于振型分解反應(yīng)譜法的地震響應(yīng)計算結(jié)果分析........323.7本章小結(jié)....37第4章沙牌碾壓

6、混凝土拱壩動力時程法分析......394.1地震波模型的選取與輸入......394.2模型計算特殊點的選取和靜動荷載處理......404.3分析計算結(jié)果........414.4本章小結(jié)....4-->4第5章沙牌拱壩抗震安全評價及抗震措施....465.1沙牌拱壩抗震安全評價....465.2抗震安全措施........47第5章沙牌拱壩抗震安全評價及抗震措施5.1沙牌拱壩抗震安全評價汶川地震后，經(jīng)國家相關(guān)部門對震中區(qū)烈度重新評定，發(fā)生在沙牌拱壩壩址區(qū)的地震烈度要比原設(shè)計的抗震設(shè)防烈度大一度，震前水庫水位為正常蓄水位，電站處于正常運行工況。震后因山體滑坡，導(dǎo)致引水鋼管

7、跨河管橋波紋節(jié)破壞，地面發(fā)電廠房受損嚴(yán)重，但拱壩壩體工程安然無恙，除發(fā)現(xiàn)壩頂上游有個別水平裂縫外，其余均未發(fā)現(xiàn)拱壩結(jié)構(gòu)域基礎(chǔ)有明顯的震損破壞。分析其中主要原因有以下幾點：拱壩的壩肩抗滑穩(wěn)定是尤為關(guān)鍵的，本文第三章基于振型分解反應(yīng)譜法與第四章的基于時程分析法對拱壩進(jìn)行動力分析計算結(jié)果均表明，沙牌拱壩在受到地震載荷作用時，壩體左右兩岸壩肩處的拉應(yīng)力區(qū)域值要大于壩體其余部位的拉應(yīng)力值，甚至?xí)^其設(shè)計水平，這里除了由于模型建模劃分網(wǎng)格造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象外，也與實際情況相符合。由于“拱”和“梁”的存在，拱壩將充