确定性地震动空间差异对重力坝地震响应影响研究

针对高坝-地基体系地震响应分析对空间差异地震动场的需求,在波动输入模型基础上引入地震波组合效应提出确定非一致地震动场模型。该模型从地震动场形成的物理机制出发,以模拟确定性地震动空间差异为目标构建非一致地震动场。随后以确定非一致地震动场和波动输入对应地震动场为基础,采用重力坝算例研究确定性地震动空间差异对结构地震响应的影响。结果显示,相对于波动输入模型,确定非一致地震动场模型可在内蕴多点多维地震动相关性基础上模拟地震动的时间滞后、复杂幅值变化、时程形状差异等宏观空间差异特征。与波动输入地震动场相比,确定非一致地震动场引起重力坝坝踵主拉应力峰值增加的算例占比66.4%,引起下游折坡主拉应力峰值增加的算例占比76.7%。在主拉应力峰值平均值方面,确定非一致地震动场引起坝踵和下游折坡处的最大增幅分别为25.3%和46.4%。考虑工程安全,高坝-地基体系的非一致地震响应分析须全面考虑确定性地震动空间差异的影响。

近断层主余震考虑斜入射下的重力坝响应分析

一次大的地震中一般存在主震和余震,当震源距离地面较近时,近断层主余震序列通常以某一角度斜入射至地基,因此只考虑地震波垂直入射的情况是不适合的,有必要考虑地震波在多个角度下斜入射的情况。选取3条近断层实测主余震序列,推导地震动P波斜入射界面等效节点力公式,并验证其可行性;以Koyna大坝为研究对象,研究了单个主震和主余震序列2种工况下入射角在0°~90°之间时的大坝地震响应,以位移、损伤指数、损伤耗散能3个指标对震后坝体破坏进行了分析,建立了局部损伤指数量化分析损伤程度。研究表明:近断层单个主震和主余震2种工况入射角在15°~75°之间时,大坝地震响应均大于垂直入射情况;在多种性能指标下,主余震序列下的地震响应均大于单个主震。

基于完美匹配层人工边界的坝-基动力相互作用研究

混凝土坝-地基动力相互作用是高混凝土坝地震响应分析及安全评估中一个非常重要的方面。根据完美匹配层(perfectly matched layer,简称PML)理论,对有关完美匹配层人工边界时域下的波动方程及有限元方程进行了推导。通过瞬态动力荷载作用波吸收性能问题验证了PML人工边界模拟远域辐射阻尼的准确性和稳定性。构建基于域缩减法(domain reduction method,简称DRM)与PML人工边界联合的地震动输入模型,验证了基于PML人工边界地震动输入模型的可靠性和有效性。以某混凝土重力坝挡水坝段为例,比较了PML人工边界及动输入模型、传统无质量地基模型以及黏弹性人工边界模型的结果。结果表明:采用PML人工边界后,坝体坝顶点的水平、竖直相对位移动力响应峰值较无质量地基模型分别减小了约40.6%、31.7%,且PML人工边界与黏弹性人工边界的相对峰值位移较为接近,从而为大坝地震动响应分析和合理的地震动输入提供参考。