地震作用下高混凝土重力壩模型庫水壓力效應(yīng)的實驗研究.pdf

1、自新中國成立以來，國家充分利用我國西南地區(qū)豐富的水能資源，建設(shè)了大批的大型水利工程，為我國能源結(jié)構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展做出了突出貢獻。高壩作為利國利民的大型基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性是關(guān)乎廣大人民群眾生命財產(chǎn)安全的重大前提條件。然而由于西南地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境導(dǎo)致地震頻發(fā)，使壩體時刻受到地震災(zāi)害的威脅，因此壩體的抗震安全得到了廣大學(xué)者及工程技術(shù)人員的重點關(guān)注。地震作用下的庫水作用是壩體抗震安全的重要影響因素之一，因此本文對于庫水作用進行了重點研究。由于現(xiàn)

2、階段振動臺尺寸的限制，無法進行大尺寸或原型壩體的動力模型試驗，壩體模型一般都有幾十分之一甚至幾百分之一的幾何比尺。較小幾何比尺的模型測試需要結(jié)構(gòu)模型材料具有較低的剛度以獲得較大的動力變形以利于應(yīng)變、變形等參量的測試，同時對壩體模型材料的要求有較大的密度以保證地震輸入條件下結(jié)構(gòu)有較大的慣性力以獲得合適的初始破壞加速度。根據(jù)相似理論的要求，試驗?zāi)Ｐ凸腆w與液體材料應(yīng)該具有同樣的密度比尺，即在壩體材料的密度盡量提高的要求條件下，模擬庫水的密度也

3、同時需要相應(yīng)提高。然而，由于現(xiàn)實條件下很難找到滿足同樣密度相似比尺的液體來模擬庫水，這就產(chǎn)生了現(xiàn)階段壩體動力模型試驗的一個重要難題。
　　本研究采用等效代替的方式模擬地震作用的庫水作用，采用彈簧組模擬靜水壓力，由附加質(zhì)量為壩體提供動水壓力。由于是國內(nèi)外首次進行此方法研究，在初始階段，首先進行了大量的預(yù)實驗研究工作，以某閘墩模型作為研究對象，充分研究了本模擬方式的作用機理，控制方式，以及實測動水壓力實驗。通過一系列實驗研究，初步掌握

4、了本模擬方式的作用形式，驗證了實驗方法的可行性及適用性，為后續(xù)的壩體正式試驗做好了充足的準備工作。預(yù)實驗完成后，以某高混凝土重力壩擋水壩段為研究對象，進行了多組動力模型試驗。試驗分為空庫及滿庫工況，在滿庫壩段工況中為壩體提供滿足相似理論的庫水作用。通過實驗驗證，本實驗方法可以有效模擬庫水對于壩體的作用，在施加模擬裝置后，壩體的動力及破壞特性產(chǎn)生了明顯變化。為充分驗證壩體實驗結(jié)果，建立了壩體模型的有限元模型，進行了壩體模型的損傷數(shù)值模擬計