沙牌碾压混凝土拱坝抗震稳定性概述

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1、沙牌碾压混凝土拱坝抗震稳定性概述-->第1章绪论1.1课题的提出及研究意义和目的我国水力资源丰富，无论水能资源蕴藏总量，还是可能开发的水能资源，都居世界第一位。理论蕴藏量6.94亿kothods)是在二十世纪五十年代作为处理固体力学问题时提出的，它是由美国的R.Clough教授于1960年率先引用，最早应用于对飞机结构的分析。应用有限元法分析拱坝应力的基本思想是：将坝体这个连续的空间结构离散成为有限个单元，单元间通过结点进行连接。通过确定各单元的刚度矩阵，并组合成整体刚度矩阵，即可建立结点位移和节点力之间的平衡方程，求出结点位移，从而求出应力[16]。……….第2章拱坝抗震设

2、计的动力学分析理论与方法2.1结构振动方程研究结构振动特性的基础首先要从结构振动方程入手，对于混凝土高坝或其他高耸结构的地震力的振动理论研究，应该从多质点体系多自由度结构的振动方程出发。但是，单自由度体系的振动理论又是研究多自由度体系振动理论的基础部分。本节将首先简单介绍单自由度体系的振动方程。单自由度系统是最基本的结构动力模型，而现实生活中实际结构全是连续的，并且具有无限多个自由度[35]。图2-1给出了单自由度系统的计算力学模型。它的可以理解为一个高位的供水箱，也可以看作是一个真实的单层楼房结构。如图2-1所示单自由度体系，所谓单自由度就是结构只有一个运动自由度。分析是假

3、定地基为刚性平面，结构为坐落在此刚性平面上的质量[M]、弹簧[K]、阻尼[C]的振动系统；同时假定地面运动和结构振动只是沿着一个方向发生水平振动，而不发生扭转。下面将分析单自由度体系在水平向地面运动xg（t）影响下的振动。……….2.2常见有限单元法动力分析类型和内容振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，将求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。对于大多结构而言，计算所得的若干个振型中一般是频率最低的振型贡献最大，高

4、阶振型对结构的影响则越来越小。在有限元计算中，往往不需要求得包含所有的高阶振型；当得到的结果达到计算要求精度时，后面的高阶振型即可舍弃。这是因为高阶振型很容易在各种阻尼的影响下逐渐消失，而且对有限元计算模型的简化处理也造成高阶振型时的可靠性降低。《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）[27]中条文规定，采用振型分解反应谱法计算地震作用效应时，可由各阶振型的地震作用效应按平方和平方根法（SRSS）组合。当两个振型的频率差的绝对值与其中一个较小的频率之比小于0.1时，地震作用效应宜采用完全二次型方根法（CQC）组合。时程分析法是由结构基本运动方程输入地震加速度记录进

5、行积分，采用逐步积分的方法计算整个时间历程内结构地震作用效应的方法。因其是在时域内对结构进行的计算，所以可查看结构在强震作用下从弹性到非弹性阶段的内力变化以及构件开裂、损坏直至结构倒塌的破坏全过程。……….第3章沙牌碾压混凝土拱坝反应谱法动力分析........173.1工程概况....173.2汶川地震对沙牌拱坝的影响........193.3三维有限元模型的构建及计算参数的确定........203.4坝体的静态分析....253.5坝体自振特性分析......283.6基于振型分解反应谱法的地震响应计算结果分析........323.7本章小结....37第4章沙牌碾压

6、混凝土拱坝动力时程法分析......394.1地震波模型的选取与输入......394.2模型计算特殊点的选取和静动荷载处理......404.3分析计算结果........414.4本章小结....4-->4第5章沙牌拱坝抗震安全评价及抗震措施....465.1沙牌拱坝抗震安全评价....465.2抗震安全措施........47第5章沙牌拱坝抗震安全评价及抗震措施5.1沙牌拱坝抗震安全评价汶川地震后，经国家相关部门对震中区烈度重新评定，发生在沙牌拱坝坝址区的地震烈度要比原设计的抗震设防烈度大一度，震前水库水位为正常蓄水位，电站处于正常运行工况。震后因山体滑坡，导致引水钢管

7、跨河管桥波纹节破坏，地面发电厂房受损严重，但拱坝坝体工程安然无恙，除发现坝顶上游有个别水平裂缝外，其余均未发现拱坝结构域基础有明显的震损破坏。分析其中主要原因有以下几点：拱坝的坝肩抗滑稳定是尤为关键的，本文第三章基于振型分解反应谱法与第四章的基于时程分析法对拱坝进行动力分析计算结果均表明，沙牌拱坝在受到地震载荷作用时，坝体左右两岸坝肩处的拉应力区域值要大于坝体其余部位的拉应力值，甚至会超过其设计水平，这里除了由于模型建模划分网格造成的应力集中现象外，也与实际情况相符合。由于“拱”和“梁”的存在，拱坝将充