強震下高拱壩動力分析與損傷開裂模式研究.pdf

1、我國西南地區(qū)水電資源豐富，隨著水電事業(yè)的迅猛發(fā)展，一大批水電站即將在該地區(qū)投入使用，而這些水電站的擋水大壩多為拱壩的形式。由于我國西南部為地震多發(fā)地區(qū)，結(jié)構(gòu)抗震問題突出，因此，研究拱壩的動力特性和動力響應(yīng)、探索高拱壩在強震下的損傷開裂模式已經(jīng)成為壩工界的研究熱點之一。
　　 本文結(jié)合拉西瓦拱壩實際工程，基于混凝土塑性力學本構(gòu)模型，建立了拱壩—地基—庫水三維有限元模型，對模型進行了模態(tài)分析以及非線性動力計算。分析了高拱壩的自振特性

2、，并計算了動水壓力附加質(zhì)量對拱壩自振特性的影響，計算結(jié)果表明動水壓力對拉西瓦拱壩動力特性的影響主要表現(xiàn)在對頻率的降低，而對于振型的影響并不明顯。根據(jù)譜分析和瞬態(tài)分析的結(jié)果，分析研究了拉西瓦拱壩在設(shè)計地震荷載作用下的壩體應(yīng)力及應(yīng)變分布情況:在設(shè)計反應(yīng)譜激勵作用下，壩體位移以順河向位移為主，最大位移為21.6mm，發(fā)生在拱冠梁頂部，壩體應(yīng)力以橫河向的拉應(yīng)力為主，最大拉應(yīng)力為1.77MPa，發(fā)生在拱冠梁頂部附近;在峰值加速度為0.2g的地震激

3、勵作用下，右岸壩肩處出現(xiàn)小范圍應(yīng)力集中現(xiàn)象，最大拉應(yīng)力達到3.88MPa。在強度超過設(shè)計地震的強震激勵下，描述了混凝土高拱壩在強震下的損傷開裂模式:壩體裂縫首先出現(xiàn)在壩基面，起裂點往往出現(xiàn)在壩基和壩肩處;隨后，在壩頂部位，左、右1/4壩段處出現(xiàn)裂縫，與此同時，壩體與基巖交匯處的裂縫逐漸發(fā)展，并且趨于相互交錯連接;隨著地震荷載的持續(xù)，壩頂左右1/4壩段處裂縫不斷向下發(fā)展，直至壩底，背水面距壩基1/2-2/3壩高附近出現(xiàn)水平裂縫或斜裂縫，其