高壩動(dòng)水壓力及氣幕隔震機(jī)理研究.pdf

1、壩庫(kù)系統(tǒng)在地震時(shí)的相互作用是水工抗震設(shè)計(jì)的重要課題。研究大壩—庫(kù)體—地基相互作用是當(dāng)代高壩抗震分析的核心，難點(diǎn)在于大壩—庫(kù)水相互作用或流固耦合問(wèn)題，即動(dòng)水壓力問(wèn)題。動(dòng)水壓力是危害壩體安全的一個(gè)不可忽視的重要因素，尤其是對(duì)高壩。弄清動(dòng)水壓力的分布規(guī)律，在工程抗震設(shè)計(jì)中，有針對(duì)性地采取符合科學(xué)原理的減震或隔震措施，對(duì)于提高大壩，尤其是強(qiáng)地震區(qū)高壩的抗震安全性具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)際意義。為此，本文密切結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：503

2、79029)，以動(dòng)力試驗(yàn)為重點(diǎn)運(yùn)用一系列數(shù)學(xué)、力學(xué)等理論在機(jī)理上對(duì)重力壩氣幕隔震的“壩—庫(kù)—地基—?dú)饽幌到y(tǒng)”進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)行了高拱壩氣幕隔震的動(dòng)力試驗(yàn)設(shè)計(jì)，提出了一些新思想、新方法。本文主要研究?jī)?nèi)容及其成果有： 1、首次完成了重力壩壩體—?dú)饽弧獛?kù)體振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了高壩氣幕隔震的理論分析和數(shù)值模擬的計(jì)算成果，進(jìn)一步用動(dòng)力試驗(yàn)手段揭示了大壩氣幕隔震的機(jī)理以及抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)，表明模型試驗(yàn)的動(dòng)水壓力因氣幕隔震的削減效果與數(shù)值模

3、擬計(jì)算結(jié)果基本相符，有力地驗(yàn)證了高壩氣幕隔震的科學(xué)意義和減震性能及其工程應(yīng)用前景。 2、從方程分析法和量綱分析法的角度，分析了“重力壩壩體—庫(kù)體—?dú)饽幌到y(tǒng)”的相似關(guān)系。針對(duì)氣幕的工作機(jī)理和特點(diǎn)，抓住系統(tǒng)的關(guān)鍵因素和主要的相似要求，并考慮試驗(yàn)的精度及制作模型的技術(shù)措施，確定了龍灘重力壩壩體—庫(kù)體—?dú)饽幌到y(tǒng)的相似關(guān)系。 3、根據(jù)模型材料的相似特性要求、模型材料的配比和力學(xué)特性，研制了龍灘重力壩壩體—庫(kù)體—?dú)饽幌到y(tǒng)中滿(mǎn)足相似關(guān)

4、系大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的壩體模型材料配方、氣室結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)方案及試驗(yàn)技術(shù)措施，并得到試驗(yàn)結(jié)果的檢驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)基本合理可信。 4、大型振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力模型試驗(yàn)的結(jié)果檢驗(yàn)了非線(xiàn)性有限元數(shù)值分析模型和方法的適用性，這為進(jìn)一步研究和運(yùn)用大壩氣幕隔震技術(shù)提供了計(jì)算方法和分析手段。 5、以重力壩壩體—庫(kù)體—?dú)饽幌到y(tǒng)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)拱壩壩體—壩基—庫(kù)體—?dú)饽幌到y(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值分析，確定了系統(tǒng)的相似關(guān)系，研制了壩體、壩基滿(mǎn)足相似關(guān)系的材料配方