岩基断层对混凝土重力坝地震响应的影响分析

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1、第37卷第7期2011年7月水力发电岩基断层对混凝土重力坝地震响应的影响分析燕柳斌，陈志，苏国韶(广西大学土木建筑工程学院，广西南宁530004)摘要：为探讨岩基中断层对混凝土重力坝响应的影响规律，根据正交实验设计原理，采用基于有限单元法的振型分解反应谱法，分析单组断层的倾角、厚度、弹性模量、泊松比、与坝体相对位置等多种因素对混凝土重力坝地震响应的影响规律。研究表明，影响因素的强弱顺序依次断层的倾角、与坝体相对位置、弹性模量、厚度及泊松比。在含断层岩基的重力坝抗震设计中，应着重考虑断层的倾角、与坝体相对

2、位置对重力坝的影响。关键词：重力坝；地震响应；振型分解反应谱法；断层InfluenceAnalysisofFaultsinRockFoundationontheSeismicResponseofConcreteGravityDamYahLiubin，ChenZhi，SuGuoshao(SchoolofCivilandArchitectureEngineering，GuangxiUniversity，Nanning530004，Guangxi，China)Abstract：Inordertoexplore

3、theinfluencesofthefaultsinrockfoundationontheseismicresponseofConcretegravitydam，theinfluencescausedbythefactorsoffaultdip，thickness，elasticmodulus，Poisson'sratioandrelativepositiontodamarestudiedrespectivelybyusingFEM—basedmodalresponsespectrummethodacc

4、ordingtoorthogonalexperimentaldesigntheory．Theresultsshowthatthefactorshavinginfluencetoseismicresponsebystrongtoweakorderisdip，relativepositiontodam，elasticmodulus，thicknessandPoisson'sratio．Thefaultdipandrelativepositiontodamshouldbeemphaticallyconside

5、redintheaseismicdesignofgravitydamwhichfoundsontherockbasewithfaults．KeyWords：gravitydam；seismicresponse；modalresponsespectrummethod；fault中圈分类号：TV312文献标识码：A文章编号：0559—9342(2011)07—0023—04西部地区是我国主要地震区，地震的强度和发重力坝地震响应分析。假设某重力坝坝高100m，震频度都很高，地震往往成为高坝设计中的控制工坝顶宽

6、20m，坝底宽1O0133，基岩、坝体计算单元况。特别“5．12”汶川强烈地震后，高坝抗震安全均采用平面四节点单元模拟，断层模型单元尺寸控问题更是引起了国内外学者们的高度关注⋯。制在2Ill以内，坝基计算范围取3倍坝高．底面及近年来。不少学者针对含断层岩基对混凝土重上、下游边界均为三向约束，有限元计算网格见力坝地震响应的影响进行了一定的探讨和分析[2-5]，图1。坝体混凝土弹性模量3．Ox10MPa，泊松比但主要集中于研究断层的某种因素对坝体地震响应0．2，密度2350kg／m。。计算坐标系为：坝踵处为

7、整的影响，未考虑不同因素的组合效应。本文综合考体直角坐标系原点．轴从上游指向下游．1，轴为虑断层的倾角、离坝踵距离、厚度、弹性模量及泊竖直方向，以向上为正。松比等多种影响因素，基于正交实验设计原理。采地震动力分析采用振型分解反应谱法同。设计反用基于有限元法的振型分解反应谱法，探讨含断层应谱最大值的代表值一=2，场地的特征周期=岩基条件下重力坝地震响应的影响规律，为混凝土重力坝抗震设计提供科学依据。收稿日期：2010—10—28基金项目：广西自然科学基金项目(083202311有限元计算模型作者简介：燕柳

8、斌(1955一)，男，河北黎川人，教授．博士生导本文采用ANSYS动力有限元平面模型建模进行师，主要从事结构与地基基础相互作用分析方法及应用研究工作．WaterPowerVo1．37No．7豳0．2S，大坝混凝土的阻尼比取5％，水平地震峰值厚度为5～30m，在此基础上设计正交实验冈素水加速度取0．2g。采用振型分解反应谱法分析时。阵平表，见表1。正交设计结果为72种组合，分别进型分析采用子空间法．所分析的模态阶数为前9阶行有限元计算，计算结