混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应

基于对 3座拱坝现场迫振实验的理论分析 ,论证了库水可压缩性对动水压力的放大效应及其实现条件 ;基于波传播理论提出了水库边界反射吸收参数的算法 ;论证了模型试验用于动水压力测试的局限性 .研究表明 ,高混凝土坝特别是高拱坝的抗震分析中在一定条件下应考虑可压缩性 。

考虑库水可压缩性的重力坝地震响应分析

以丰满重力坝重建工程为例,采用ANSYS-FSI流固耦合方法,考虑库水可压缩性对重力坝动力特性的影响,建立了丰满重力坝代表性坝段的坝体—库水—地基模型,分析了丰满重力坝的自振特性及其在地震作用下的动力时程响应。结果表明,考虑库水可压缩性能显著影响重力坝坝体的自振频率,与空库时相比坝体基频降低约16%,且随自振阶数增加,自振频率相对降低越多;与附加质量模型相比,该模型在设计地震荷载作用下能得到更加合理的坝体位移和应力,为丰满重力坝的抗震性能安全评价提供了有限元分析参考。

库水可压缩性对重力坝动力特性和地震响应的影响

采用ABAQUS中的声学单元模拟库水,探讨库水可压缩性对重力坝动力特性和地震响应的影响.首先建立了刚性直墙和柔性墙模型,采用声学单元模拟库水可压缩性,将动水压力结果与相关文献进行对比,验证了库水单元模型的正确性.然后以Koyna大坝为例建立了坝体-库水-地基有限元模型,分析了库水可压缩性对于坝体自振频率和关键部位地震响应的影响,并对不同高度大坝和不同卓越频率的地震荷载对坝体关键部位的动水压力进行了探究.结果表明:可压缩库水模型能够降低坝体自振频率,与忽略库水可压缩性时相比降低3.1%.考虑库水可压缩性时,会增大坝顶、上游坝面中点处水平位移响应,增大下游坝面折点、坝踵处主拉应力响应.对于不同高度大坝,可压缩库水模型相较于不可压缩库水模型增大了坝面动水压力,且动水压力峰值随着坝高的增加逐渐增大.在地震卓越频率与可压缩库水模型自振频率相接近时,对动水压力有较大的影响.

考虑库水可压缩性的重力坝地震动力响应分析

为研究库水压缩性对坝体动力特性的影响,以某重力坝为例,建立4种不同库水作用有限元模型。对比传统的附加质量模型、折半修减的附加质量模型和忽略库水压缩性模型得到的坝体自振频率、坝体关键部位峰值应力与位移及坝面的动水压力分布,表明:附加质量模型在一定程度上夸大了水体的作用,导致坝体的基频降幅最大,增大了坝踵部位的峰值应力,对坝体中上部的动水压力有明显的放大现象,但对坝顶位移有一定的削弱;可压缩库水模型可以更好地反映库水与坝体之间的相互作用,因此在计算中不应忽略库水的可压缩性影响。

考虑可压缩库水作用混凝土拱坝的动力特性和地震反应分析

利用通用有限元软件ANSYS建立3种动力相互作用模型,研究考虑库水的可压缩和不可压缩效应对坝体地震反应的影响,不可压缩性效应采用Westergaard附加质量方法模拟,可压缩性效应通过流固耦合方法模拟,采用时程分析法得出库水对地震反应的影响。从分析结果可知,库水对拱坝的动力性能和抗震性能存在较大影响,不能忽略。

拱坝—库水动力流固耦合作用的有限元数值研究

针对库水在拱坝结构动力响应分析中的重要影响,采用大型有限元分析软件ADINA验证了势流体单元模拟坝体—库水间耦合分析方法的正确性,并以西南某高拱坝为例,分析了考虑库水压缩性及库水位高度等条件下的坝体动力特性,获得了库水对拱坝动力特性的影响规律,可为拱坝抗震设计提供参考。

考虑坝体柔性的重力坝坝面地震动水压力计算

为了准确模拟地震作用下重力坝坝面动水压力,采用比例边界有限元与有限元的无缝耦合理论,提出了一种考虑坝体和库底柔性的坝面动水压力计算方法。该方法采用比例边界有限元的理论,可仅离散坝水交界面实现半无限库水的高效高精度模拟,且能方便考虑库水的可压缩性以及库底和岸坡的吸收作用;采用有限元离散坝体结构,通过作用在大坝迎水面上的动水压力实现对大坝-库水系统的求解。算例计算结果表明,该方法计算得到的重力坝坝面动水压力与已有文献计算结果吻合较好;坝体柔性削弱了坝面动水压力;坝面动水压力随库底反射系数的减小而减小。

国内外混凝土拱坝原型振动试验分析

原型振动试验是研究大坝动力特性的重要手段,原型试验与模型试验、数值分析手段相结合,对深入研究坝体的动力特性至为重要。本文在收集国内外混凝土拱坝原型振动试验资料的基础上,对其中一些规律性的问题,如拱坝的自振特性及其影响因素、拱坝的阻尼、库水可压缩性的影响等进行了简单评述。

库水模拟对拱坝动力特性的影响分析

库水可压缩性和库水-坝体动力相互作用是影响坝面动水压力以及拱坝动力特性的重要因素。本文以拉西瓦拱坝为例,建立拱坝-地基-库水系统有限元模型,研究库水模拟对拱坝动力特性的影响。采用Westergaard附加质量与流固耦合两种不同的库水模拟方法,分别考虑附加质量、流固耦合的不可压缩库水、流固耦合的可压缩库水等三种情况,对比分析了拉西瓦拱坝的动力特性。分析结果表明,库水的存在会导致拱坝系统的各阶自振频率减小;考虑库水可压缩性导致拱坝的各阶自振频率进一步减小,且各阶振型发生变化。分析结果可以为高拱坝真实工作性态研究和地震反应分析提供参考依据。