水利水电工程抗震设防标准、计算方法与试验研究

水利水电工程抗震研究意义重大。介绍了抗震设防的标准、目前抗震分析和试验的手段、全级配混凝土动态特性研究、水工建筑物抗震设计规范和强震监测规范的主要特点。中国水利水电科学研究院利用地震振动台开展大坝破坏模型试验,并在大坝现场进行迫振试验,同时对其他水工建筑物如大型渡槽、隧洞、发电厂房、电力设施的抗震进行了研究,取得了诸多成果。

核电工程异形水箱流固耦合分布式参数模型与效用研究

在流固耦合动力分析领域,传统的Housner模型在工程设计中发挥重要作用。但其理论推导仅适用于规则水箱,采用集中质量总体模型描述液体晃动的整体效应,难以有效模拟异形水箱储液结构的局部精细响应,亟须建立适用于不规则水体晃荡的分布式附加质量模型。基于势流理论推导了一种模态综合法模型,实现了分布质量与储液器壁激振加速度的解耦。该模型能够有效剥离分布式的脉冲质量与对流质量;同时,实体网格的振型分析适用于任意形状水体的动力分析。通过算例的形式将该模型与精细声学-结构耦合(Acoustic-Structural coupling,CAS)模拟法进行了比较,验证了模型的精确性与可靠性。最后,基于本文的模型研究了核电异形的安全水箱在不同水位和减晃格栅分布下的动力响应规律,并检验了其在工程中的适用性。

清江隔河岩水利枢纽垂直升船机塔柱结构抗震试验研究

利用先进的大型三向六自由度地震模拟振动台进行了升船机塔柱结构抗震试验研究．试验模拟了塔柱结构基础埋深和送船渡槽与升船机塔柱结构的动力耦合作用，并充分考虑了升船机运行的特点，选取承船厢上夹紧、运行中及平衡块上锁定等３种典型工况，分别考虑地震作用．得到了升船机塔柱结构的动力特性和动力反应，为升船机塔柱结构抗震设计提供依据．

水电工程地质灾害评价动态模糊分级算法研究

利用模糊多属性决策的相关理论方法对水电工程地震灾害应急工作的快速动态分级进行研究,建立多维地震应急指标体系,提出基于三角模糊数的应急响应动态模糊分级方法。该方法经2005年1月26日云南省思茅地震案例检验与专家评定等级一致,表明该指标体系与数学模型的分级结果在水电工程地震应急工作中的应用是可信的。

中国大坝抗震防灾关键技术研究

水和能源是人类社会可持续发展的重要物质基础。受季风气候条件影响，我国水资源时空分布严重失衡，在当前经济快速发展进程中，我国一直面临着水资源短缺、水灾害严重以及水环境恶化的威胁。我国水能资源理论蕴藏量和技术可开发量居世界首位，但开发利用程度较低。因此，存充分重视移民安置、生态及环境保护的前提下，通过兴建水库大坝等工程手段，

向家坝水电站大坝抗震安全性研究

向家坝混凝土重力坝具有坝高、库容大、坝基岩体破碎、地震设防烈度高等特点。为探讨大坝抗震稳定性,采用材料力学、线弹性有限元、非线性有限元方法,对非溢流坝段的应力、稳定及极限抗震能力进行了深入研究,获得了向家坝重力坝在地震作用下的动力特性和超载安全系数。针对坝段头部、坝踵部位、上游面变态混凝土内等薄弱部位提出了相应的工程处理措施,以增强混凝土重力坝的抗震性能。

大岗山拱坝-地基体系整体抗震安全性研究

基于高拱坝-地基整体抗震安全评价体系,对设计地震动峰值加速度达0.5565g的大岗山拱坝-地基体系的地震响应进行数值分析,并分别对其在不同地震超载倍数和不同基岩控制性滑裂面抗剪强度降低倍数下的安全性和破坏机理进行研究,以寻求坝体控制性位移或与位移相关的变量随安全系数变化曲线的拐点作为整体失稳判断准则,进一步明确了具体实施方法,并对其整体抗震安全性作出评价。

小湾拱坝在不同概率水平地震作用下的抗震安全性研究

本文采用非线性地震波动分析方法,将坝体、地基、库水的强震反应作为满足体系中接触面边界约束条件的波传播问题求解,以坝体位移反应发生突变作为拱坝体系整体失稳判断准则,依据设计概率水平及实际可信超设计概率水平确定的地震动,对小湾拱坝的地震响应进行数值计算分析,给出其在不同水平地震作用下的抗震超载安全度。分析结果表明,该拱坝在实际可能发生的最大地震作用下,尚有1.3倍的超载裕度,其抗震安全性能满足设计要求。

大型水电站厂房振动问题研究综述

随着水电站水轮机组单机出力和尺寸日益增大,特别是抽水蓄能电站的运行水头和转速不断提高,机组的水力稳定性与厂房结构振动等问题日益突出。本文从厂房结构振源、厂房结构自振特性和厂房结构动力响应分析三方面总结了大型水电站厂房振动相关的研究和应用成果。结果表明,建立全耦合整体仿真模型对于推动大型水电站厂房振动问题研究的发展具有积极意义。同时,对有待于进一步研究的问题提出了展望。

混凝土坝抗震安全评价指标和方法研究

以提出混凝土坝整体抗震性能评价指标体系和方法框架为目标,分析研究了美国水工建筑物设计规范(ER&EM)基于性能目标的抗震评价方法、评价标准、定量化性能指标,同时对国内外相关成果进行了对比分析。针对高混凝土坝的最大设计地震(MDE)的设防水准以及最大可信地震(MCE)的安全目标,为了更好地评价地震动作用下结构性态,应注重定量化评估坝体—地基—库水的整体效应,以及应力和变形响应的累积效应,结合现有的高混凝土坝的抗震评估,进行线弹性评价和非线性响应分析。线弹性评价预测应引入USACE评价程序和判别准则中的结构需求能力比、超线弹性累计时间和性能曲线等定量化指标,再结合现行规范从坝体关键部位、横缝等方面进行非线性响应分析修正分步实施,建立混凝土高坝抗震性能定量化评价框架。研究成果为混凝土坝抗震性能评价提供参考。

水闸震害调查与抗震研究进展

通过对"5.12"汶川地震震区水闸震害调查资料以及其他水闸震害文献资料进行统计分析,讨论了水闸结构震害特点;对水闸震害的规律进行了分析,探讨了水闸的新震害趋势;之后对水闸抗震设计分析中的计算模型、地震动输入、特殊荷载(动水压力、闸门往复力、冰荷载)及相应荷载组合等问题进行探讨,结合现行水工建筑物规范对水闸抗震设防的要求,总结了水闸的抗震构造措施。

混凝土细观力学研究进展及评述

本文介绍了混凝土细观力学的研究方法,总结了到目前为止在细观层次上对混凝土实验研究和数值模拟的研究成果,详细分析讨论了格构模型、随机骨料模型和随机力学特性模型3种细观力学数值模型的优缺点。目前混凝土细观力学的研究主要集中对细观数值模型的研究,已建立起来的细观数值模型仍待完善,同时尚缺乏系统的各相材料力学特性参数试验测定成果。用细观力学数值模拟取代部分试验任务还要做很多工作。

设定地震场地相关设计反应谱的研究

我国现行国家标准《水工建筑物抗震设计标准》(GB 51247—2018)规定,场地相关设计反应谱宜采用与基于《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)的设计地震动峰值加速度相应的“设定地震”确定。为便于工程技术人员理解和应用,本文进行了确定设定地震内涵和步骤的高级科普性阐述,将按《〈水电工程水工建筑物抗震设计规范〉(NB 35047—2015)设定地震确定场地相关设计反应谱补充说明》,以“最大发生概率原则”的确定方法加以说明。我国缺乏直接由强震记录统计的加速度反应谱衰减关系,权且采用美国“下一代衰减关系(NGA)”,其中涉及到震中距和断层距的转换,本文对转换过程进行了进一步论述,以期形成共识。此外,考虑到不同“NGA”衰减关系给出的加速度反应谱差异较大,提出确定设定地震反应谱的新思路。建议汇集已有岩基上较近距离的实测强震记录的反应谱资料,对其按震级和距离进行适当分档,然后插值确定设定地震的场地相关设计反应谱,这样既可以免除当前我国缺乏反应谱衰减关系的困难,还能使确定场地相关设计反应谱的过程大为简化和合理。

工程地震动模拟研究综述

地震动时程输入是结构抗震设计发展的必然要求,工程地震动模拟则是确定输入时程的主要方法。以研究满足工程需要的地震动模拟技术为宗旨,阐述了工程界合成地震动的历史与现状,以及地震学方法的工程应用,并总结出相关方法的特点和适用性。最后结合工程应用的特点,对工程地震动合成的发展方向进行了展望。

高坝极限抗震能力研究方法综述

概述了土石坝和混凝土坝极限抗震能力的研究背景,并对其数值计算和模型试验方法进行了系统梳理和评价。提出在分析模型中应考虑尽可能多的影响因素,在拱坝和重力坝的极限抗震能力分析中,应考虑地基中可能滑动块体的作用和影响。对土石坝而言,建议结合地震波沿坝体放大、坝坡稳定、大坝地震永久变形和液化等因素综合判断极限抗震能力。对混凝土坝而言,建议通过考察坝体是否有贯穿性开裂、坝基交接面(或深层滑动面)的开裂是否已超过灌浆帷幕、动力求解过程是否收敛等来综合判断极限抗震能力。

水工混凝土结构抗震研究进展的回顾和展望

全面概述了中国水利水电科学研究院近50年来在水工混凝土结构抗震研究领域的主要创新性思路和成果的进展,包括其抗震安全评价的三个相互配套的方面。在地震动输入方面为:大坝抗震设防水准框架的制定、场址相关地震动参数的合理确定、坝址地震动输入机制的理解。在结构地震响应方面为:结构抗震的动力分析、结构抗震的动力模型试验、现场测振试验和地震监测、水工抗震设计规范的编制和修订。在大坝混凝土动态抗力方面为:大坝混凝土全级配大试件动态抗折试验、对试验结果的理论探讨、大坝混凝土三维动态细观力学分析、CT技术在混凝土动态抗力研究中的应用。阐述了研究群体形成的主要工作理念为:突出工程观点、强调全面综合评价、重视实践检验、发扬团队协作精神。最后,提出了今后研究的展望。

对怒江水电开发中的地震地质与工程抗震问题的认识

针对近期关于怒江流域地震地质条件复杂、地质灾害风险程度高而反对水电开发的言论,笔者对怒江断裂带进行了研究,对怒江流域进行水电开发而进行的工程抗震问题进行了论述,对修建水库大坝后发生地质灾害的风险水平进行了预测,并介绍了我国高坝抗震安全保证的综合措施。研究表明:怒江断裂带并非是一条作为欧亚大陆碰撞缝合线的深大断裂;怒江在建设水库大坝后会降低流域内的地质灾害风险水平;在复杂构造带和强震易发区进行工程建设是可行的;在详细的地震安全性评价基础上和细致的工程抗震设计后进行水库大坝的建设是安全的。

溪洛渡大坝混凝土芯样动态轴拉试验研究

利用MTS大型静、动材料试验机对溪洛渡大坝混凝土芯样开展了动态轴向拉伸试验研究,试验共计32个φ220 mm×440 mm圆柱体试件。试验分别开展了不同应变速率(1×10^(-6)/s、1×10^(-4)/s、5×10^(-4)/s、1×10^(-3)/s)下静、动态单调加载和预加不同初始静载(0%、30%、60%)的单调动态加载(5×10-4/s)。大坝混凝土芯样试验成果,揭示了当前溪洛渡大坝混凝土的静态抗拉力学特征及在动态荷载作用下抗拉强度、峰值应变和吸能能力等随应变速率的变化规律,以及初始持续静态荷载对动态抗拉性能的影响。通过试验数据拟合及统计分析,建立了溪洛渡大坝混凝土的抗拉应力应变曲线解析表达式。试验成果将为溪洛渡大坝抗震深化研究提供科学依据。

大坝抗震安全关键技术研究

地震是一种自然现象,具有突发性强、破坏力大的特点。由于当前人们对地震成因机制等仍未搞清,准确的地震预报在当前及今后相当长的时间内仍是无法解决的世界性难题。我国地处环太平洋地震带和地中海—喜马拉雅山地震带之间,地质构造规模宏大并且复杂,因此我国的中、强地震活动频繁、强度大、震源浅、分布广、灾害十分严重。

考虑提离-滑移效应的核电结构-界面-地基相互作用模型研究

强震作用下,核岛公共筏基可能发生的提离-滑移对结构受力影响明显,精细模拟建基面的接触状态并将结构-界面-地基作为整体分析,有助于明确提离-滑移效应对结构地震反应的影响机理。采用罚函数法接触模型模拟筏基-地基间的接触力学行为,等价线性法描述地基土的动力非线性,黏弹性人工边界模拟半无限地基的辐射阻尼条件,建立考虑提离-滑移效应的结构-界面-地基相互作用模型。进而,以AP1000核岛厂房为例,考虑静-动力综合作用,对比筏基-地基绑定简化模型,结构加速度响应峰值及楼层谱的峰值和形状均发生了明显变化,表明强震作用下筏基提离-滑移对抗震安全性造成不利影响,在核电结构抗震设防时应加以考虑。