两河口高土石坝动力特性振动台模型试验研究

土石坝坝体自身的动力特性,是土石坝在地震动作用下动力响应性状的重要影响因素。本文通过大型振动台模型试验,研究了两河口高土石坝缩尺模型坝的动力特性及其相关影响规律,并根据相似率,用模型坝的动力特性参数推算出原型高土石坝的相应动力特性参数。试验研究表明：在特定的地震动作用下,大坝结构的振型基本稳定;坝体的自振频率、阻尼比和振型系数等动力特性参数受振动强度、振动历史和水库是否蓄水等因素影响。     

拱坝坝体-地基动力相互作用的振动台动力模型试验研究

在振动台上进行拱坝动力模型试验时，设置人工阻尼边界，以模拟地震时地震动能量向无限远域地基逸散的地基幅射阻尼效应。选用液体作为阻尼材料，其厚度根据阻尼液体的黏滞系数、基础材料的弹性模量和密度确定。试验同时模拟坝体-地基-库水的动力相互作用和坝体伸缩横缝的动力非线性影响。通过数值对比计算分析，验证了同时计人上述诸多复杂因素影响拱坝系统动力模型试验研究的可行性。为今后进行类似试验研究，合理评价高拱坝的抗震安全，探索了新的研究途径。     

二滩拱坝地震响应的动力模型试验研究

二滩双曲拱坝的动力模型试验在大型模拟地震振动台上进行。研究了在实际地震波作用下,坝体、水库和地基的相互作用影响,坝体抗震安全度,动水压力分布和拱坝在强烈地震下的破坏机理。研究结果表明:1.高拱坝的最大动应力是拱应力,位于上游坝顶中间部位。下游坝顶中间部位和2/3坝高部位以及坝踵是抗震薄弱部位。2.紧靠拱坝上游面的山体形状对坝面动水压力值的影响较大,故对于坝前地形复杂的水库,应模拟一倍坝高长的自然地形。3.满库时,拱坝前几阶固有频率对库水位的微小变化非常敏感。4.拱坝在强烈地震下的破坏在瞬间完成,主要是中上部的脆性开裂。     

模拟拱坝坝体－库水相互作用的振动台动力模型试验研究

采用仿真混凝土材料在振动台上进行逐级加载的拱坝坝体－库水相互作用的动力模型试验研 究,分析拱坝从弹性阶段到破坏阶段的动力响应和损伤情况。在不同的地震波激励下,测得拱坝沿不同 高程拱圈和拱冠梁的坝面动水压力分布,拱冠梁处动水压力最大值在坝底至距坝底1／3坝高之间,认为 拱坝动水压力分布与坝体体型、山体形状、地震动强度、地震干扰频率和地震激励方向等因素有关。在 人工波顺河向激励下,通过坝体基频、加速度响应分析确定坝体在0．377ｇ时出现损伤,0．471ｇ时在坝 体两侧靠近坝肩和距右岸1／4拱圈处率先出现贯穿裂缝,确定了坝体抗震薄弱部位,对研究坝体的抗震 安全有重要意义。     

紧水滩拱坝动力特性及地震响应研究

通过在大型模拟地震振动台上的结构试验,探讨了紧水滩拱坝空、满库时坝体的动力特性和在7度水平地震作用下坝体的动力响应;同时,进行了有限元计算分析,以便相互验证。另外,对顺河水平与垂直双向地震耦合作用下坝体的动应力变化也进行了探讨。结果表明:该坝的最大动应力是拱向应力,发生在顶拱中间部位;在拱冠坝踵处和下游面2/3～3/4坝高范围内产生较大的梁应力;考虑垂直地震影响后,坝体的动应力与相应水平单向地震时相比,增大率为10%左右。     

双曲拱坝地震动力响应分析

基于坝体-地基-库水系统运用三维线弹性有限元方法对双曲砌石拱坝进行了动力分析.比较了不同水位对拱坝自振特性的影响,采用时程分析法计算了双曲砌石拱坝在地震作用下的动应力、动位移及加速度,结果表明:坝水耦合作用提高了坝的整体质量,降低了自振频率;动应力、动位移及加速度的最大值均出现在拱冠顶部,而且当拱坝系统受3个方向地震波共同击振作用时坝体反应最为强烈.     

陡倾层状岩质边坡动力响应大型振动台模型试验方案设计

为研究陡倾层状岩质边坡动力响应规律,设计了比例为1∶100的边坡大型振动台模型试验。在此过程中,对试验模型的相似关系进行了研究,设计了试验所使用的模型箱和如何减少模型箱边界效应对试验影响的各种措施,确定了试验模型的尺寸、结构和各种传感器的埋置位置,描述了模型的建造过程,制定了试验动荷载的加载制度,并给出了本试验预期取得的结果。     

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析

强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析专题进行了大量面板坝振动模型试验,研究了模型设计中多项因素对试验结果的影响,得到了模糊坝的各项地震反应性状,研制了面板坝三维有效应力非线形动力分析方法和计算程序;采用割线模量的概念统一静,动力反应和地震残余变形分析,开发了等效线性动,静力耦合计算方法和程序;采有等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析;根据试验结果探讨了小变形下高,低应力状态土石料动,静应力应变关系存在相似性,并探索推导了一套大型振动台模型试验的相似律,将经过模型试验验证和改进的方法及程序用于依托工程的抗震设计,并提出了有效的抗震工程措施。     

拱坝振动台模型边界与材料特性对坝体自振特性的影响分析

为了分析模型边界与模型材料对大型拱坝振动台试验模型坝体自振特性的影响,该文针对国内某一特高混凝土拱坝振动台试验模型,利用有限元方法计算分析了不同影响因素参数变化对坝体自振特性的影响。结果表明:(1)地基边界弹模变化对大坝前6阶自振频率影响很小;(2)坝体自振频率随单层坝体材料弹模呈正相关变化,且5～8层坝体弹模变化对坝体自振频率影响相对较大;(3)当地基材料弹模降低时,大坝自振频率降幅明显。当地基弹模逐渐增大时,前两阶自振频率保持相对稳定,中高阶自振频率增幅较大;(4)胶体单独作用和胶与尼龙丝联合作用对坝体自振特性的影响均较小。     

高土石坝地震动力反应特性大型振动台模型试验研究

心墙堆石坝和面板堆石坝是目前高地震烈度区高坝建设中普遍采用的两种高土石坝坝型,它们的动力反应特性和抗震性能是水电工程界普遍关注的问题。本文基于双江口高心墙堆石坝、两河口高心墙堆石坝和猴子岩高面板堆石坝等3个实际工程的大坝大型地震模拟振动台模型试验,对比、分析试验结果,研究高土石坝地震动力反应特性,重点考察了两种坝型(心墙坝和面板坝)地震动力反应特性的异同点。研究表明:高面板堆石坝和高心墙堆石坝均有良好的抗震性能;水库蓄水对两种坝型结构动力特性参数变化的影响规律有所差异;面板对堆石坝上游坝坡的保护作用明显,有效抑制了上坝坡的加速度反应;面板堆石坝虽然抗震性能优良,但对面板相关的设计和施工水平依赖性很强。     

重力坝坝体—库水相互作用的振动台试验研究

结合某重力坝工程,进行了坝体—库水动力相互作用的振动台动力模型试验,研究库水对大坝自振频率及坝面动水压力的影响,同时辅以数值计算,将目前工程上应用广泛的韦斯特伽德库水附加质量模型以及库水有限元模型的计算结果与模型试验成果进行比较。结果表明,库水有限元附加质量模型能更好模拟库水对坝体动力特性和地震动力反应的影响,而韦斯特伽德库水附加质量模型夸大了库水的动力影响,建议在适当折减的基础上采用。     

面板堆石坝振动模型试验及动力分析研究

本文对混凝土面板堆石坝振动台模型试验及动力分析研究的有关成果及存在问题进行了分析和评述, 报导了我国"九五"国家重点科技攻关专题"强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析"研究中所取得的主要成果和进展; (1)进行了大量面板坝振动模型试验, 考虑了模型设计中的多项影响因素, 研究了各项因素对试验结果的影响, 得到了模型坝的各项地震反应性状: (2)研制了面板坝三维有效应力非线性动力分析方法和计算程序, 并通过模型试验进行了验证; (3)采用割线模量的概念统一静、动力反应和地震残余变形分析, 开发了等效线性动、静力耦合计算方法和程序; (4)采用等效线性方法对不同模型坝和不同试验方案进行了地震动力反应分析, 将计算结果与模型试验结果相对,比验证和改进了等效线性分析方法: (5)根据静、动力特性试验结果, 探讨了小变开下高、低应力状态土石料应力-应变关系存在相似性, 并推导了大型振动台模型试验的相似律;(6)将经过模型试验验证和改方法及程序用于具体工程的抗震设计, 得出了一些有理论和实际使用价值的结论, 并提出了有效的抗震工程措施.     

拱坝横缝有初始开度的数值模型和试验验证

针对横缝有初始开度的拱坝地震响应分析的需要，建立了一个有初始开度横缝的数值模型，并且采用模型拱坝常规振动试验和破坏振动试验的结果验证了该数值模型的合理性．分析计算的结果表明，拱坝横缝初始开度会改变坝体自振特性，并且可能改变坝体地震响应规律。     

粉煤灰筑坝的动力特性试验研究

利用振动三轴仪对饱和粉煤灰的动模量、阻尼比和动强度进行了试验,研究了动应变、固结压力、试样密度、初始剪应力等影响因素。试验结果表明,动模量随动应变增减成倍成量级增减,并随固结压力、试样密度、初始剪应力增减而增减,阻尼比随应变增大而增大。抗液化强度随固结压力、试样密度、初始剪应力的增加而增加,但初始剪应力的增加量是有一定限度的。     

高拱坝的动力非线性分析

强地震时，高拱坝中上部因动力放大效应而成为抗震薄弱部位，各项段间的伸缩横缝难以承受较大的拱向拉应力而开裂，拱坝不能现视为整体结构而作线弹性分析。为此，以三维非线性接缝单元模拟坝体分缝，采用基于动态子结构理论的非线性动力分析方法，分析研究伸缩横缝对高拱坝地震反应的影响。研究表明，强烈地震时伸缩横缝反复张合引起显著的坝体应力重分布，大大减少开裂区附近的拱向拉应力而使坝体中部下游面的梁向拉应力有一定增加     

拱坝-库水相互作用的振动台破坏试验研究

为探究拱坝-库水相互作用对拱坝强震失效模式和超载能力的影响,在振动台上开展模型动力破坏试验。基于弹性力-重力相似律设计模型,考虑了材料率效应,利用天然水模拟库水,缝的模拟考虑了键槽影响以及裂纹尖端开裂相似条件。选择模型基频对应的谐波逐级加载开展超载试验,并运用多种技术手段监测模型损伤破坏全过程。试验表明,库水的预压作用能够充分发挥拱结构的抗压特点,使得顶拱拱向应力分布均匀。本次试验与不考虑库水的研究结果对比,得出结论:库水并没有降低拱坝结构整体超载能力,在宏观裂纹出现前约束顶拱动态应力的发展,使得顶拱与拱冠梁趋于同时破坏。本文研究结果可为评估坝库相互作用对拱坝超载能力与失效模式的影响提供试验依据。