混凝土重力坝的地震响应分析_傅玉勇

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1、第21卷第1期自然灾害学报Vol．21No．12012年2月JOURNALOFNATURALDISASTERSFeb．2012文章编号:1004－4574(2012)01－0123－05混凝土重力坝的地震响应分析傅玉勇(天津大学建筑工程学院，天津300072)摘要:进行了某混凝土重力坝在多遇和罕遇地震荷载作用下的二维地震响应分析，比较了水位条件对大坝动力响应的影响。研究表明，在多遇地震荷载作用下，大坝应力应变关系基本处于弹性状态，在罕遇地震荷载作用下，最大地震动位移出现在大坝上侧，随着水位的上升，大坝上侧的位移和坝踵处动应力逐渐

2、减小，而下游坝面折坡处的动应力基本不变。关键词:混凝土重力坝;地震响应;多遇地震;罕遇地震;水位中图分类号:TU4文献标志码:ASeismicresponseanalysisofaconcretegravitydamFUYuyong(SchoolofCivilEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract:Two-dimensionalseismicresponsesofaconcretegravitydamunderactionoffrequentandra

3、reearth-quakeswereanalyzedandinfluencesofwaterlevelconditionsondynamicresponseofthedamwerecompared．Theresultsshowthatunderthefrequentearthquakeloadthestress-strainrelationshipisbasicallyinelasticdeformationphase，whileundertherareearthquakeload，maximumseismicdisplacem

4、entoccursatthetopofthedam，andwiththeincreaseofwaterlevel，displacementattopofthedamanddynamicstressatthedamheeldecrease，andstressattheoffslopeofthedamchangesslightly．Keywords:concretegravitydam;seismicresponse;frequentearthquakeload;rareearthquakeload;waterlever［1］我国是

5、一个多地震国家，自20世纪初以来，全世界发生的7级以上强震中，中国占35%，强震给人类造成的灾难是巨大的，特别对于高坝大库，万一遭受严重震害，其后果不堪设想。混凝土重力坝是一种常见［2］坝型，我国西北、西南部强震活动区建设有大量混凝土坝，研究高烈度区混凝土重力坝的抗震性能和规律［3－7］对于水利工程建设具有重大意义。ABAQUS是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题，能模拟结构(应力/位移)分析、热传导分析、质量扩散分析、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透/应力

6、耦合分析)等诸多工程问题。本文以某大型混凝土重力坝为例，利用ABAQUS有限元软件分析了大坝在多遇和罕遇地震荷载作用下的二维地震动响［8］应，根据2010抗震规范，本文抗震设防等级为7度半，时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值应调幅为55Gal和310Gal，分别对应于多遇地震和罕遇地震。大坝的抗震问题是一个坝－水－地基系统耦合问收稿日期:2011－07－06;修回日期:2011－10－21基金项目:天津市科技创新专题研究项目(07FDZDSF02100)作者简介:傅玉勇(1975－)，男，博士，主要从事岩土动力学研究．E-m

7、ail:earth0101@163．com·124·自然灾害学报第21卷题，大坝上游水位也时常变化，因此有必要研究不同水位条件下的大坝抗震性能，本文重点研究了在罕遇地震荷载作用下不同水位对大坝地震动力响应的影响。1计算模型及分析图1是混凝土重力坝的剖面示意图，坝体高110m，基底宽75m，并假定坝体迎水面铅直。坝体混凝土3弹性模量为31．027GPa，泊松比为0．15，密度为2643kg/m，剪胀角为36．31°，其初始受压屈服应力、极限［9］受压屈服应力和拉伸破坏应力分别为13．0MPa，24．1MPa和2．9MPa。假定地基

8、为刚性，利用ABAQUS中一阶缩减积分平面应力单元(CPS4R)对模型进行离散，选取天津波南北向地震记录和上下地震记录作为施加在基底的水平向和竖向地震激励，对多遇地震将入射波加速度幅值调为55Gal，对罕遇地震将入射波加速度幅值调为310Gal，其中，调幅后的多