一、牛头山拱坝三维有限元计算和结构模型试验结果比较(论文文献综述)
武璠[1](2021)在《基于模态识别的拱坝地震损伤诊断方法研究》文中研究说明为了利用地震观测进行拱坝的损伤诊断,尤其是在地震发生后,首先要研究损伤诊断指标的计算方法。在各种研究结构振动特性的方法中,进行模态参数识别是目前应用最为广泛的方法。根据识别和计算得到的模态指标来评价拱坝的状态,是损伤诊断方法的基本思路。本文利用拱坝地震观测资料,对模态参数识别方法进行了对比研究。结合数值模拟方法,分析研究了典型模态指标的敏感性,并为后续采用模态指标对拱坝进行损伤诊断提供基础。具体研究内容主要分为以下三部分:(1)根据结构动力学研究的最新发展趋势,利用拱坝在不同的地震下得到的监测记录,采用不同的模态识别方法对拱坝的模态参数进行识别。通过比较不同地震下和不同方法识别得到结果,为了验证结果的合理性,还参考了其他不同学者的分析结果,最后对这些识别结果进行对比研究,分析了差异产生的原因,并评价其优缺点。(2)结构损伤诊断的基本模态参数主要为固有频率、阻尼和振型,还包含了一些模态参数的导出量。这些模态指标能够表征整个结构的损伤状态。一些指标也具有损伤定位功能。合理的运用模态参数识别以及数值模拟技术,对典型模态指标的敏感性进行了分析比较,为模态指标在水工拱坝损伤诊断中的应用提供了依据。(3)基于模态指标识别方法主要是利用现场测得的振动信息与初始模型信息的比较,通过研究结构的模态参数的变化来分析模型刚度的变化,从而识别出结构的损伤状况。采用弥散裂缝模型来模拟结构的地震损伤,根据损伤前后的有限元模型计算模态参数,判断结构的参数变化,从而进行结构损伤诊断。
靳聪聪[2](2020)在《基于性能的高土石坝地震易损性分析与地震风险评估方法研究》文中研究表明随着我国对能源结构优化和清洁能源发展需求的不断增加,一批以高土石坝为代表的高坝大库在国家水电战略开发推动下得到快速发展。我国是当今世界上高土石坝数量最多的国家,并在水力资源丰富的西部地区规划建设一批200m、300m级的高土石坝。这些大坝位于我国地震地质环境复杂的西部地区,加之该地区强震频发且抗震设防烈度相对其它地区要高。因此,开展高土石坝抗震安全研究关乎国家水资源安全和社会公共安全,具有十分重要的意义。科学合理地分析高土石坝在地震作用下的动力反应和地震风险,是确保高坝抗震安全的关键。高土石坝地震反应分析是大坝抗震安全的基础,采用弹塑性模型对高土石坝动力分析是发展的趋势。基于性能的抗震设计能够全面、有效地分析结构在地震作用下的性态水平。因此,有必要将基于性能的抗震理念引入到高土石坝的抗震安全评价中。基于性能的混凝土高坝抗震安全评价在国内已经起步,而基于性能的高土石坝抗震安全分析尚未有系统深入的研究,尤其是对于高土石坝动力弹塑性分析、地震动记录选取、性能水准和性能参数指标量化方法、考虑地震动和筑坝料参数不确定性的高土石坝地震易损性分析方法、高土石坝地震损失估计以及基于性能的高土石坝地震风险评估方法等方面。因此,结合筑坝料弹塑性模型和高土石坝动力弹塑性地震响应分析结果,深入研究基于性能的高土石坝地震易损性与地震风险评估方法。本文主要研究内容总结如下:(1)基于广义塑性理论的框架,结合筑坝土石料试验成果,引入反映筑坝土石料非线性弹性关系的模量公式和能够反映循环硬化和滞回特性的塑性模量因子,并对PZC模型的弹性和塑性模量表达式改进,提出了一个可以统一考虑循环硬化、滞回特性以及塑性应变积累特性的改进PZC弹塑性模型。采用人工蜂群算法(ABC)和土体模型参数标定程序SM2D对改进模型参数进行标定。通过对糯扎渡堆石料与心墙掺砾土料的静动力三轴试验模拟,改进PZC弹塑性模型可以较好的反映筑坝料的主要静动力特性,从而验证了该模型的有效性。将改进PZC弹塑性模型编入到SWANDYNE Ⅱ有限元程序中,并对糯扎渡高土石坝进行动力弹塑性反应分析。该方法能够较全面分析高土石坝加速度反应规律分析和频域特性。通过对坝体内典型点的变形时程分析和大坝震害网格变形研究,能够深入分析高土石坝变形特性。结合动力固结理论得到高土石坝的超静孔压分布,计算结果能较好反映高土石坝震动响应规律。通过进一步研究改进PZC弹塑性模型参数对高土石坝动力计算结果的影响,分析得出Mg、Mf、γD、γden、γu、Hu0、H0等7个模型参数对大坝动力计算结果影响敏感度较高。(2)建立了一种基于场地谱和坝址区地震参数的高土石坝地震动记录选择方法,设定选取地震动记录筛选条件和地震动数量,通过PEER选取60条符合场地条件地震波,所选取的地震动记录的均值谱与场地谱的吻合较好,体现选取地震动的不确定性。结合有限元程序SWANDYNE Ⅱ对糯扎渡高土石坝进行动力弹塑性有限元分析以及统计国内外土石坝变形震害结果,提出了高土石坝的可定量化性能指标和多级性能水准的确定方法。采用基于多条带分法(MSA)的高土石坝地震易损性方法分析坝体结构在不同地震强度作用下产生各个等级破坏的概率。通过讨论两个性能参数平均值变异系数和标准差变异系数随着随着地震波数量的变化规律,结果表明:当地震波数量大于30条,地震动数量对于性能参数影响基本不再变化。通过引入了幂指数的地震危险性模型,结合高土石坝地震易损性分析结果,建立了基于性能的高土石坝抗震安全评估方法,并对高土石坝在设计基准期期内达到不同性能等级的概率进行评估。结果表明,大坝处于基本完好概率达到98%以上,说明糯扎渡高土石坝在设计基准期内的抗震性能良好。(3)选取改进PZC模型中的7个敏感性较大的模型参数作为高土石坝的随机变量来考虑筑坝料材料参数的不确定性,并采用拉丁超立方体抽样方法(LHS)建立60个随机生成的高土石坝地震-结构样本对。计算结果表明,仅考虑地震动不确定性在一定程度上低估了高土石坝各级性能水准对应的超越概率。引入具有强大映射能力的人工神经网络(ANN)方法,以高土石坝动力弹塑性分析的计算结果进行训练和仿真,建立ANN模型代替有限元分析计算,并与MSA方法相结合,提出了基于ANN-MSA的高土石坝地震易损性分析方法。根据糯扎渡高土石坝地震危险性资料,推导坝址处地震加速度概率密度函数,采用蒙特卡罗(MC)方法对高土石坝震害风险进行分析。结合地震发生在时间、空间和强度上的不确定性,对设计基准期内的糯扎渡高土石坝在10、50和100年的震害风险概率进行评估。通过对蒙特卡罗和数值积分方法计算高土石坝震害风险值的对比发现,蒙特卡罗法计算结果略小于数值积分方法的结果,造成对高土石坝震害风险的低估。最后,结合高土石坝地震损失和震害风险分析结果,建立基于性能的高土石坝地震风险评估方法,并分析在设计准期内的糯扎渡高土石坝地震风险值。结果表明:高土石坝在100年设计基准期内坝顶相对震陷率和坝顶水平位移最大值对应的严重破坏的地震风险评估值为1.2049和1.5674亿元,处于高土石坝地震损失灾难状态。
徐扬升[3](2020)在《拱坝坝肩临界滑动模式搜索及抗滑敏感性》文中研究表明拱坝坝肩稳定问题是分析拱坝安全稳定的重要环节,目前,学者们针对拱坝坝肩抗滑稳定提出了多种计算方法,具有代表性的是极限刚体平衡法,有限元法,离散元法等。这些方法均需要假定出坝肩滑块底滑面,认为底滑面的位置及形状不随地震强度发生改变,且忽略坝肩岩体内存在的断层、裂隙节理组对坝肩抗滑稳定的影响。本文针对上述问题,考虑岩体结构面的影响,基于耐震时程法,应用遗传算法搜索拱坝坝肩抗滑临界滑动面,并分析了坝肩滑块临界滑动面随地震强度发生的变化。研究了混凝土拱坝坝肩抗滑稳定性能对抗剪强度参数及地震动的敏感性。本文主要研究内容如下:(1)回顾了拱坝坝肩抗滑稳定和临界滑动面模式搜索的计算方法和基本原理,并对每种方法的优劣进行比较。详细的阐述了耐震时程法基本原理,揭示了耐震时程曲线合成过程,并人工合成三条耐震时程曲线。(2)根据遗传算法基本原理,考虑岩体结构面的影响,推导出加入连通率后的抗滑系数计算公式。以改进后的抗滑系数计算公式作为遗传算法的目标函数,编写新的遗传算法程序,程序验证结果表明,本文程序对复杂岩体临界滑动模式搜索具有很好的适用性,并具有搜索结果精确性高,稳定性好的特点。(3)结合工程实例,基于耐震时程法应用遗传算法搜索混凝土拱坝坝肩滑块临界滑动面,确定了坝肩滑块底滑面在不同地震强度下的最危险滑动面。考虑临界滑动面位置及形状随地震强度改变而变化的情况时,得到了坝肩滑块整体抗滑系数曲线,考虑地震动的随机性,得出三条耐震时程曲线下的整体抗滑系数。(4)以混凝土拱坝工程实例模型为基础,基于耐震时程法,研究拱坝坝肩抗滑稳定性能抗剪强度参数及地震动敏感性分析,提出了采用以整体抗滑系数为指标拱坝坝肩抗滑稳定的评价方法。得出了坝肩抗滑稳定性能对岩桥上黏聚力最为敏感,结构面上摩擦系数对坝肩抗滑稳定性几乎没有影响,黏聚力较摩擦系数对坝肩抗滑稳定影响更大,拱坝坝肩抗滑稳定性能对地震动敏感性较弱。
王维强[4](2020)在《基于地质力学模型试验的拱坝破坏过程及变形研究》文中研究表明高拱坝-坝基的整体稳定影响着工程的正常运行和安全,以及下游人民生命财产的安全,研究高拱坝-坝基的破坏演化过程,对于整体安全度的确定、工程安全性和可行性的评价具有重要意义。基于地质力学模型试验,分析了超载状况下的拱坝-地基的开裂破坏过程,概括了高拱坝破坏演化规律。论文主要工作如下:(1)基于地质力学模型试验相似原理,提出了一种以重晶石粉、膨润土和胶水在不同配比下压制成的相似材料,并确定了相似材料试验所采用的配比为重晶石粉:膨润土:胶水=12:0.3:1.5(工业胶:水=1:2)。该配比下重晶石粉、膨润土和工业胶的质量占比分别为89.96%,2.17%和3.63%,当相似材料密度为2.0g/cm3时,相应的变形模量和抗压强度分别为87.45,0.686MPa,表明该相似材料可用于模拟力学参数范围大的岩体,满足试验要求。(2)采用小块体砌筑的地质力学模型试验方法,按照1:250的几何相似比,模拟了拱坝坝型、两岸坝肩山体的岩体力学特性、不连续结构面和断层、基础处理措施等,进行了超载破坏试验。研究了坝体-基础从加载至破坏的整个过程,并分析和评价了拱坝-基础的变形特征、失稳破坏过程、破坏形态、整体稳定性以及超载能力。通过分析拱坝在正常和超载工况的位移、坝体变形及其分布特征、内部断层测点的相对位移,对拱坝坝体-基础破坏前后裂缝发展的全过程及其破坏机理进行了研究。进行超载试验时,坝踵左侧在2.0~2.5倍时最先开始出现微破裂,加载至5.0~6.0倍时,坝体开始进入非线性,随着超载的继续,地基裂缝逐渐向两岸延伸,加载到11.0~12.0倍时,结构出现大变形,很难继续施加荷载,大坝丧失承载力。最终破坏时,破坏区域主要集中在基础,且基础右岸破坏程度较左岸严重,而坝体破坏程度较小。综合位移应变测试及声发射处理结果可知,在超载工况下,K1=2.0~2.5倍上游坝踵开裂;K2=5.0~6.0倍坝体处于非线性变形;K3=11.0~12.0倍坝体失去承载能力。(3)基于多个高拱坝的地质力学模型试验破坏过程和工程类比分析,研究了不同地形地质条件(河谷的宽窄度及两岸基础的不对称性)下拱坝地基系统破坏演化的规律,以及对整体安全度的影响,并深入分析了拱坝设计中应力强度判别准则与拱坝非线性开始安全度K2之间的关联。
唐俊尧[5](2020)在《横缝插筋对拱坝的地震动态非线性反应影响研究》文中认为目前在我国西南地区兴建的一批混凝土拱坝,如锦屏一级、小湾、白鹤滩、虎跳峡、大岗山等,由于该地区环境条件复杂,又处于高烈度强震区,这些拱坝在强震作用下极易发生坝体破坏,影响其正常运行,严重时甚至会威胁到下游人民群众的生命财产安全。因此,对强震作用下拱坝的抗震加固研究具有十分重要的意义。以我国西南某双曲拱坝结构为例,结合有限元软件中的横缝接触面以及钢筋杆结构模拟方法,分析其地震响应,并对抗震加固措施做出评估,其中主要包含了以下内容:(1)根据实际工程数据,在有限元软件中建立三维拱坝数值模型,并在此模型基础上利用有限元软件中的接触单元模拟拱坝横缝,计算出拱坝在地震荷载下响应结果,并对坝体关键部位的应力分布情况,坝体相对位移,损伤大小和发展过程以及横缝开度的分布规律和最大开度值进行分析。(2)针对拱坝抗震措施的研究,通过在坝体上下游拱向配筋来提高坝体的抗震性能,由于拱向配筋的设计以及布置方法较为复杂,考虑通过改变横缝间布置钢筋的长度、配筋率两个影响因素,利用有限元软件中杆单元模拟钢筋,采用分离式的钢筋植入方法,在坝体应力、应变受地震响应影响以及横缝开度较大的部位进行插筋布置,并对拱坝配筋后的非线性反应结果进行分析处理。(3)对比分析配筋与未配筋,以及不同布置方案情况下坝体的应力,坝顶位移,横缝开度等地震响应结果。结果表明,在对拱坝进行横缝插筋处理后,坝体拱向所受的应力值增大,拱向应力得以恢复,拱坝坝体的最大横缝开度值减少。说明在拱坝横缝间配筋可以控制坝体在强震交变荷载下产生的应力变化,同时也可以降低横缝的最大张开度,防止坝体间横缝过度张开,验证了坝体间横缝配筋对提高拱坝抗震性能的可行性。
朱军福[6](2020)在《基于有限单元法的混凝土特高拱坝静动力分析研究》文中提出近年来随着国家国力日益增强及西部大开发战略持续推进,我国修建在建一批大型水利枢纽工程,这其中超载能力强、安全度高、工程量少的拱坝往往成为首选坝型。然而我国水能资源最丰富、水利工程最密集的西南地区处于欧亚板块和太平洋板块交界,地震频发,已建在建特高拱坝投资巨大、周期长、施工难度大,一旦失事将对下游产生灾难性后果,因此在地震烈度大的地区修建特高拱坝,对其地震响应及应力状况进行研究尤显重要。本文基于拱坝的研究现状及有限单元法静动力分析理论,以小湾特高拱坝为研究对象,利用ABAQUS软件建立小湾拱坝三维有限元模型并进行了静动力分析,其主要研究内容及结论如下:(1)综述了高拱坝静动力响应的国内外研究现状,对有限单元法静动力分析基本理论进行了阐述。(2)利用ABAQUS建立了小湾高拱坝有限元模型,考虑坝体与库水、地基之间的相互作用,在坝体自重、静水压力、泥沙压力、温度作用等荷载作用下,对六种工况进行静力计算,分析小湾高拱坝的位移及应力规律。(3)利用Python批量处理节点反力实现动水附加质量施加,对空库、正常蓄水位、校核洪水位三种工况进行模态分析;利用人工地震波软件SIMQKE_GR生成人工地震波对小湾高拱坝进行动力时程分析,计算分析拱坝的位移及应力变化。(4)首次研究峰值速度对小湾高拱坝特征点的动力响应影响,将生成的小湾水电站频谱数据导入美国太平洋地震工程研究中心强震数据库,下载30条实测地震动,归一化处理后选出峰值加速度、峰值位移相同,峰值速度不同的三条地震动。计算峰值速度分别为6cm/s、12cm/s、24cm/s情况下小湾高拱坝的动力响应,研究峰值速度及峰值速度变化对其位移及应力的影响规律。计算结果表明:随着地震动峰值速度的增大,坝体各参考点的位移、第一主应力及第三主应力均随之增大,位移最大值位于坝顶拱冠梁处;随着峰值速度变化增幅的增加,坝体最大第一主应力及最大第三主应力的增幅亦随之增加,但坝体最大第三主应力的增幅增加较快,这说明坝体最大第三主应力对峰值速度的变化更加敏感,在小湾高拱坝监测运行管理中要引起足够的重视。
庞锐[7](2019)在《高面板堆石坝随机动力响应分析及基于性能的抗震安全评价》文中研究指明我国西部地区水能资源丰富,一批200~300m级高面板堆石坝在此地区建设或拟建,但是本区域处于喜马拉雅山-地中海地震带,地质条件相对复杂且地震烈度较高,地震活动相对频繁,因此地震作用下的大坝安全性研究意义重大。目前尚未出现经受强震考验的200m以上的高坝为抗震设计和研究提供参考,因而深入研究地震特别强震作用下的高面板堆石坝抗震安全具有突出的科学意义和工程价值。基于性能的抗震安全评价方法可以全面地、深入地分析地震作用下结构性能的变化,有效估计结构在地震作用下的危险性,逐渐在很多工程领域应用发展,但是对土石坝尤其高面板堆石坝的抗震安全评价,目前仍主要采用传统的确定性分析方法,基于性能的抗震安全评价还刚刚起步,尤其针对高面板堆石坝还鲜有研究,主要需要注意三方面问题:结构在地震下真实的响应性态应该从有效的抗震分析模型和方法中表现出来,实际工作中应充分考虑不确定性因素和从概率角度进行地震响应分析,合理的性能指标和定量化的性能目标是抗震安全评价的前提和基础。针对上述问题,本文从随机动力学角度出发,在系统考虑地震动随机性、筑坝材料参数不确定性和地震动-材料参数耦合随机性等随机因素的基础上,联合先进的高土石坝静、动力数值模拟方法和概率分析方法,力图从随机动力和概率角度建立基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价方法。先后构建了基于水工抗震规范谱的随机地震动生成方法,建立了高维随机参数样本生成方法和地震动-材料参数耦合随机样本生成方法,结合精细化的非线性有限元动力时程分析方法、广义概率密度演化方法和易损性分析方法等,从随机动力和概率角度揭示了高面板堆石坝地震响应特性,考虑坝体变形、防渗体安全和坝坡稳定三个方面,建议了高面板堆石坝抗震安全评价性能指标并提出了相应的具有概率保证的性能水准,最终建立了多地震强度-多性能目标-破坏概率性能关系,初步形成了基于性能的抗震安全评价框架,为高面板堆石坝抗震设计以及极限抗震能力分析提供科学依据。本文主要工作如下:(1)在总结土石坝中存在的不确定性因素基础上,指出结合有效的概率分析方法建立基于性能的抗震安全评价方法的必要性。评述了现有土石坝随机动力响应和传统概率分析方法的不足和未来发展方向,详细阐述了广义概率密度演化方法的理论基础和求解流程;建立了基于谱表达-随机函数的随机地震动模型和基于GF-偏差优化选点技术的高维随机变量生成方法,通过随机动力和概率分析,验证了其结合广义概率密度演化方法用于非线性复杂岩土工程的有效性和可靠性,为后续高面板堆石坝随机地震响应分析与基于性能的抗震安全评价奠定了基础。(第二章)(2)结合高面板堆石坝弹塑性分析,揭示了随机地震动作用下大坝动力响应和概率特性,建立了基于性能的抗震安全评价方法。首先,基于正交展开理论和谱表达-随机函数方法,引入强度-频率非平稳的随机地震动模型,生成了具有完备概率特征的同一集系地震动加速度样本时程;然后,结合广义概率密度演化方法和广义塑性模型,从随机动力和概率角度,揭示了坝体加速度、变形和面板应力响应特征和分布规律,表明地震动随机性对大坝响应有较大影响,为高面板堆石坝的地震响应和极限抗震能力分析提供参考;最后,基于坝体变形和防渗体安全两个方面,建议了合理的性能指标并划分了相应的性能水准,结合易损性分析初步建立了基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价方法。(第三章)(3)从随机动力和概率角度研究了材料参数随机性对高面板堆石坝动力响应和抗震安全性的影响。首先,通过参数敏感性分析,挑选出弹塑性模型参数主要随机变量进行随机动力和概率分析:然后,基于GF-偏差选点优化方法生成弹塑性随机参数样本;最后,揭示了材料参数随机性与地震动随机性的异同点,并对比了随机参数不同分布类型的影响,指出确定性地震动激励下,考虑材料参数随机性的必要性,以及分布类型对大坝地震响应的影响规律。(第四章)(4)系统研究了地震动-材料参数耦合随机作用下高面板堆石坝随机动力响应和概率分布规律,完善了基于性能的抗震安全评价框架。首先,结合谱表达-随机函数和材料参数随机变量,同时生成随机地震动加速度时程和随机材料参数样本;然后,详细研究了地震动-材料参数耦合随机作用下高面板堆石坝随机动力响应和概率特性,并与地震动随机性、材料参数随机性引起的地震响应随机动力和概率结果对比,揭示了不同随机因素之间的关系;最后,建立了不同地震动强度作用下,考虑地震动-材料参数耦合随机性的多地震强度-多性能目标-超越概率的性能关系和易损性曲线,完善了基于性能的抗震安全评价框架。(第五章)(5)研究了三维高面板堆石坝随机动力响应规律,重点探讨了基于超应力体积比结合超应力累积时间的面板破坏性能指标和性能水准,进一步完善了基于性能的抗震安全评价框架。首先,基于上述研究成果,考虑地震动随机性,结合三维弹塑性分析和概率分析,从随机动力角度揭示了坝体加速度、变形和面板应力的变化和分布规律,响应分布规律和范围对高面板堆石坝抗震安全评价和极限抗震能力分析具有一定的参考意义;然后,初步探究和建议了基于面板超应力体积比结合累积时间的面板抗震安全评价性能指标和性能水准;最后,结合三维弹塑性随机动力分析结果,构建了基于坝体变形和防渗体安全的抗震安全评价框架。(第六章)(6)针对坝坡稳定,结合考虑堆石料软化效应的有限元动力时程分析法,从随机动力和概率角度系统探究了多随机因素下基于性能的高面板堆石坝坝坡稳定抗震安全评价框架。首先,通过随机动力和概率分析,揭示了地震尤其强震作用下,堆石料软化效应对坝坡稳定会产生重大影响,并表明了单纯从最小安全系数角度考察坝坡稳定的不合理性;然后,基于安全系数、安全系数超限累积时间和累积滑移量三个性能指标,探究并对比了考虑地震动随机性、材料参数不确定性和地震动-材料参数耦合随机性的坝坡稳定动力响应规律,随机动力和概率分析结果表明,三类随机性对坝坡稳定都有一定程度影响,因此,需要充分考虑各类不确定性因素对坝坡稳定的影响并建立相应的性能评价标准;最后,建议了基于超限累积时间和累积滑移量的坝坡稳定安全评价性能水准,建立了考虑不同随机因素下多地震强度-多性能目标-超越概率性能关系和易损性曲线,进一步完善了基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价框架。(第七章)
王野[8](2019)在《水库蓄水初期某拱坝坝肩岩体变形机制研究》文中提出目前,采用数值模拟的手段对高拱坝坝肩岩体的应力变形情况进行计算时,大多采用理想弹塑性本构模型,但由于理想弹塑性模型无法反映出岩石的峰后应变软化特征,得到的应力、位移、塑性区等计算结果往往不够准确,以至于无法更准确的揭示高拱坝坝肩岩体的变形机制。为了解决上述问题,本文选取某拱坝坝肩玄武岩岩块,开展库水渗透压对岩块强度、变形参数影响的单轴、三轴压缩试验;基于试验测得的玄武岩岩块强度、变形参数演化规律和应力应变关系,以FLAC3D为平台,采用内置的fish语言进行本构模型的二次开发,建立既能体现玄武岩强度、变形参数的劣化特征,又能够同时反映峰后应变软化特征的玄武岩应变软化本构模型;建立某水电站三维数值网格模型,分别采用理想弹塑性本构模型和玄武岩峰后应变软化模型对坝肩岩体的应力、变形以及塑性区分布情况进行预测分析;基于上述研究成果,探讨初期蓄水荷载条件下坝肩岩体的变形机制。研究获得的结果如下:(1)某拱坝坝肩玄武岩岩块受渗透压作用后,强度、变形参数劣化较为明显,与初始干燥样相比,2MPa渗透压作用后试样的峰值抗压强度(0MPa、3MPa、6MPa、9MPa)分别劣化了35.48%、32.52%、26.10%、29.05%,黏聚力和内摩擦角分别劣化了27.68%、5.58%,弹性模量(0MPa、3MPa、6MPa、9MPa)分别劣化了30.91%、30.8%、28.51%、26.71%。(2)经历不同渗透压作用后的玄武岩岩块,残余阶段的强度、变形参数与弹性阶段相比均有所下降,残余抗压强度在围压为3MPa、6MPa、9MPa条件下的变化范围分别为45.98MPa54.28MPa、63.08MPa76.55MPa、80.92MPa95.87MPa,残余弹性模量在3MPa、6MPa、9MPa围压条件下的变化范围分别为1.92GPa2.64GPa、3.19GPa3.73GPa、3.18GPa4.41GPa,残余黏聚力和残余内摩擦角的变化范围分别为3.16MPa7.37MPa,42.93°54.39°。(3)根据玄武岩岩块的应力应变曲线和强度、变形参数随渗透压增加的演化关系,建立玄武岩峰后应变软化本构模型,通过数值试验对本构模型进行验证表明:数值试验与室内三轴压缩试验的应力应变曲线吻合良好,该模型能够很好的反映玄武岩的峰后应变软化特征。(4)采用玄武岩峰后应变软化模型后,与理想弹塑性模型相比,坝肩岩体的最大主应力、最小主应力略有减小,塑性区的范围有所增大,位移显着增大。采用玄武岩峰后应变软化模型对高拱坝坝肩岩体的变形情况进行预测时,获得的结果更为准确。(5)初期蓄水荷载条件下,未屈服破坏的坝肩岩体承载能力较高,随着库水位的逐渐上升,拱坝推力的增大必然导致岩体的变形增大;屈服破坏后,岩体的强度、变形参数下降,导致其承载性能有所下降,与未屈服破坏的岩体相比,在相同的荷载作用下产生的变形更大。
梁辉[9](2019)在《混凝土坝—地基体系整体稳定地震易损性分析和抗震安全评价》文中研究表明我国已建、在建和拟建的高坝工程的规模和数量在世界上都是史无前例的。这些高坝的建设主要集中在区域构造稳定性较差的西部强震区,其中大部分为混凝土坝,其抗震安全性至关重要,大坝抗震安全评价是工程设计中的关键技术难题。地震作用下高混凝土坝坝体连同部分地基整体滑动的失稳破坏是其主要的破坏模式之一。本文以高混凝土坝-地基系统整体抗震稳定安全评价为研究目标,在考虑地震作用和坝基岩体内控制性滑动块体滑裂面力学参数不确定性基础上,建立高混凝土坝-地基系统整体有限元模型,分别对混凝土重力坝和拱坝开展了混凝土坝-地基体系整体稳定地震易损性分析,并构建了基于概率的混凝土坝-地基体系整体稳定的抗震安全评价的初步框架。主要研究成果如下:(1)改进并推导了可以考虑残余凝聚力的动接触力模型。针对混凝土重力坝坝基地震抗滑稳定性能的分析,采用改进的动接触力模型,研究了残余凝聚力对坝基交界面处残余滑动位移、滑动开裂长度、最大张开位移和坝体应力的影响,结果表明考虑残余凝聚力能够使重力坝坝基地震滑动稳定控制设计更加合理、经济。(2)建立了混凝土重力坝和拱坝坝体-地基体系有限元模型,对于重力坝,考虑地基深层滑块滑裂面接触非线性;对于拱坝,在将坝体-地基作为一个体系的基础上,综合考虑了坝体横缝、坝肩可能滑动岩体的边界、坝底与地基交接面等处接缝的局部开合与滑移以及坝体和地基的动力相互作用等各项因素的影响,基于增量动力分析方法(Incremental Dynamic Analysis,IDA),开展了接触面上抗剪强度参数对混凝土坝-地基体系地震整体滑动稳定性的参数敏感性分析,提出了采用残余滑动位移和滑动面积比作为评价指标的混凝土坝地震滑动失稳水平的评价方法,定量地评价了各抗剪强度参数在混凝土坝-地基体系地震整体抗滑稳定中的相对重要性,揭示了抗剪强度参数对重力坝深层滑动失稳和拱坝坝肩失稳破坏过程的影响机理。(3)在(2)所建立的模型基础上,考虑滑裂面抗剪强度参数的不确定性,通过采用拉丁超立方抽样方法生成分析样本,基于IDA方法,开展了混凝土坝坝体-地基体系的地震抗滑稳定参数不确定性分析。发现了由于抗剪强度参数的随机性导致混凝土地震滑动失稳破坏不同阶段存在不同程度的变异性。对于拱坝-地基体系,基于残余滑动位移和滑动面积比评价指标,讨论了抗剪强度参数的变化对拱坝坝肩地震抗滑稳定性能变异性的影响,发现了滑动面积比指标能够更全面地呈现出滑动面滑动发生和发展的全过程,而残余滑动位移更直观的呈现出滑块发生滑动的最终结果,两者均可作为评价拱坝坝肩地震抗滑整体稳定性的一个方便的、有效的指标。无论是混凝土重力坝还是拱坝,地震作用下,其特征点残余滑动位移或滑动面积比的IDA曲线整体平均值、50%分位数值与基本参数模型下的结果表现出较好的一致性。(4)基于(3)所得到的计算分析结果,引入地震易损性分析的概念,给出了混凝土坝地震易损性分析流程,提出采用残余滑动位移和滑动面积比平均IDA曲线上的拐点界限值作为混凝土坝的地震滑动稳定性能水平划分准则,分别定义了重力坝和拱坝-地基体系整体地震滑动失稳破坏过程中相应的性能水平,依据所给出的地震易损性分析流程,绘制了不同性能水平下的重力坝和拱坝-地基体系整体滑动稳定地震易损性曲线,进一步比较分析了考虑和不考虑残余凝聚力的地震易损性曲线的区别。基于所得的地震易损性曲线,对设计地震和最大可信地震作用下,不考虑和考虑残余凝聚力的混凝土重力坝和拱坝-地基体系地震整体稳定性能进行了分析,为混凝土坝坝体-地基体系的抗震安全评价提供参考依据。(5)基于所获得混凝土坝-地基体系整体稳定地震易损性曲线解析函数,通过引入幂指数函数的形式来描述地震危险性曲线,结合所构建的概率地震需求模型,得到了地震危害性分析的解析函数,基于此以实际工程为例,对混凝土重力坝和拱坝-地基体系整体稳定进行了地震危害性分析,给出了重力坝和拱坝-地基体系在设计基准期限内到达不同性能水平的概率,为其在极限地震下的抗震安全评价提供了科学依据。
刘晓蓬[10](2018)在《爆炸荷载和地震作用下混凝土坝动力破坏及防护措施研究》文中指出水电作为一项重要的清洁能源对发展节能环保型的绿色经济起着非常重要的作用。我国80%以上的水能资源都集中在西部高海拔的多地震区域,面临着严重的反恐和抗震形势,给水能资源的开发带来了诸多困难。恐怖袭击或战争产生的爆炸和地震动等突发的荷载作用下,一旦发生严重破坏而导致溃坝,将对下游地区造成严重的次生灾害,严重威胁下游人民的生命财产安全。对于混凝土坝体而言,引起坝体损伤的荷载主要包括爆炸荷载和地震动作用等。本文致力于研究爆炸荷载和地震作用下混凝土坝的动力响应和破坏模式,提出应对措施以增强坝体抵抗爆炸荷载和地震作用的能力,主要工作如下:(1)分析了水中爆炸和空气中爆炸时爆炸冲击波的冲压传导效应并指出在水中爆炸冲击压力对结构更具危害性的特点;对比了 K&C模型、脆性断裂模型、HJC模型和RHT模型这四种能够模拟混凝土动力特性的本构模型;通过将数值模拟结果与钢筋混凝土板抗爆试验结果对比,验证了 RHT本构模型对模拟混凝土抗爆性能的适用性;研究了不同炸药当量、有无泄水孔、不同起爆位置、不同起爆深度、不同起爆距离和不同坝前水位对混凝土重力坝抗爆性能的影响;根据混凝土重力坝损伤等级,提出了爆炸荷载下综合考虑起爆距离、起爆深度和坝前库水位等影响因素的混凝土重力坝损伤预测曲线,研究了泡沫混凝土对高混凝土重力坝抗爆保护性能。(2)根据爆炸相似定律和ALE流固耦合算法,建立了混凝土高拱坝的坝体-地基-库水-空气-炸药的全耦合模型;研究了不同炸药当量、不同起爆介质、不同起爆深度、不同起爆距离、不同水平起爆位置和不同坝前水位影响的拱坝的动力响应和破坏情况;在研究泡沫铝材料性能的基础上,分析和计算了泡沫铝对混凝土高拱坝抗爆性能的保护效果。(3)研究了粘弹性人工边界波动输入方法的实现;建立了带有横缝的混凝土拱坝模型;基于混凝土塑性损伤模型并考虑坝体横缝的影响,研究了高拱坝在地震作用下的破坏,计算了拱坝在设计地震动作用下的坝体响应,计算了考虑扩大基础和垫座作为坝体抗震措施时,坝顶节点和拱冠梁节点的顺河向位移、横缝开度以及坝体损伤体积比,研究了 1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍以及2.0倍超载地震动情况下坝体的动力响应和损伤破坏情况,分析了不同超载倍数下坝体位移、横缝开度以及分区后的坝体混凝土损伤体积比,根据位移曲线、横缝开度曲线以及损伤体积比曲线判别不同设计方案对增强坝体抗震能力的保护效果。
二、牛头山拱坝三维有限元计算和结构模型试验结果比较(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、牛头山拱坝三维有限元计算和结构模型试验结果比较(论文提纲范文)
(1)基于模态识别的拱坝地震损伤诊断方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与研究意义 |
1.2 国内外发展现状 |
1.2.1 混凝土坝强震监测的研究进展 |
1.2.2 混凝土坝模态识别的研究进展 |
1.2.3 混凝土坝损伤诊断的研究进展 |
1.3 论文思路与主要工作 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
2 地震激励下拱坝模态识别方法对比研究 |
2.1 地震激励下拱坝模态识别方法基本理论 |
2.1.1 ARX模型 |
2.1.2 频域分解(FDD) |
2.1.3 特征系统实现算法(ERA) |
2.1.4 随机子空间识别(SSI) |
2.2 混凝土拱坝模态识别的工程经验 |
2.3 工程实例 |
2.3.1 Pacoima拱坝模态识别的工程经验 |
2.3.2 不同方法对频率和阻尼比的识别结果比较 |
2.3.3 振型识别结果比较 |
2.4 本章小结 |
3 拱坝损伤诊断模态指标的敏感性分析 |
3.1 结构损伤诊断的模态指标 |
3.1.1 固有频率指标 |
3.1.2 位移模态指标 |
3.1.3 Lipschtiz指数 |
3.2 基于有限元法的模态参数提取方法 |
3.2.1 逆幂法 |
3.2.2 Lanczos法 |
3.3 混凝土拱坝模态计算的数值模型 |
3.3.1 基于附加质量法的高拱坝坝库耦合模型 |
3.3.2 基于无质量地基-大坝耦合模型 |
3.4 工程实例 |
3.4.1 拱坝数值模型建立 |
3.4.2 模态指标对结构损伤的敏感性分析 |
3.5 本章小结 |
4 基于模态指标的拱坝地震损伤诊断 |
4.1 拱坝结构损伤诊断的基本理论 |
4.2 混凝土拱坝地震损伤数值模拟的方法 |
4.2.1 弥散裂缝模型 |
4.2.2 损伤后模态指标的提取 |
4.3 工程实例 |
4.3.1 数值模拟 |
4.3.2 基于频率的损伤识别 |
4.3.3 基于振型的损伤识别 |
4.3.4 基于COMAC的损伤识别 |
4.3.5 基于Lipschtiz指数的损伤识别 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(2)基于性能的高土石坝地震易损性分析与地震风险评估方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1. 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 高土石坝震害综述 |
1.3 土石坝抗震的研究进展 |
1.3.1 土的动力本构模型 |
1.3.2 高土石坝动力分析方法 |
1.3.3 基于性能的地震易损性分析 |
1.3.4 基于性能的大坝地震风险研究 |
1.4 本文主要研究思路与内容 |
2. 筑坝土石料改进PZC弹塑性模型研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于广义塑性理论的PZC弹塑性模型 |
2.2.1 广义塑性理论 |
2.2.2 PZC模型的弹性部分 |
2.2.3 PZC模型的加载和塑性流动方向 |
2.2.4 PZC模型的塑性模量 |
2.3 改进的土石料PZC弹塑性模型 |
2.3.1 弹性部分的改进 |
2.3.2 塑性部分的改进 |
2.3.3 模型参数确定方法 |
2.4 本构模型的试验验证 |
2.4.1 糯扎渡高土石坝堆石料试验模拟 |
2.4.2 糯扎渡高土石坝掺砾土试验模拟 |
2.5 本章小结 |
3. 高土石坝地震动力弹塑性反应分析 |
3.1 引言 |
3.2 动力固结理论 |
3.2.1 动力固结理论 |
3.2.2 动力固结方程有限元格式 |
3.3 糯扎渡高土石坝有限元计算模型 |
3.3.1 工程概况 |
3.3.2 有限元模型和地震动输入 |
3.4 糯扎渡高土石坝弹塑性分析 |
3.4.1 静力结果 |
3.4.2 加速度响应分析 |
3.4.3 永久变形分析 |
3.4.4 孔压分析 |
3.4.5 地震动力影响因素分析 |
3.5 本章小节 |
4. 基于性能的高土石坝地震易损性分析和抗震安全评估 |
4.1 引言 |
4.2 地震易损性分析方法 |
4.2.1 易损性函数 |
4.2.2 地震易损性方法 |
4.3 高土石坝地震动选取方法 |
4.3.1 地震动记录选取 |
4.3.2 高土石坝地震动选取方法 |
4.4 基于变形的高土石坝性能参数和性能水准 |
4.4.1 基于坝顶相对震陷率的性能水准 |
4.4.2 基于坝顶水平位移的性能水准 |
4.5 基于地震变形易损性的糯扎渡高土石坝抗震安全分析 |
4.5.1 基于多条带分法的高土石坝地震变形易损性分析 |
4.5.2 基于地震变形易损性的高土石坝抗震安全分析 |
4.6 本章小节 |
5. 基于性能的高土石坝服役期地震风险评估方法研究 |
5.1 引言 |
5.2 地震危险性分析方法 |
5.2.1 区域地震区带 |
5.2.2 地震活动性参数 |
5.2.3 地震危险性评价 |
5.3 考虑不确定性的高土石坝地震易损性分析 |
5.3.1 地震动-结构样本对 |
5.3.2 考虑不确定性的高土石坝地震易损性分析 |
5.4 基于性能的高土石坝震害风险分析 |
5.4.1 基于ANN-MSA的高土石坝易损性分析 |
5.4.2 基于性能的糯扎渡高土石坝震害风险分析 |
5.4.3 糯扎渡高土石坝不同使用期内震害风险分析 |
5.5 基于性能的糯扎渡高土石坝地震风险分析 |
5.5.1 高土石坝地震损失评估方法 |
5.5.2 基于性能的糯扎渡高土石坝地震风险评估 |
5.6 本章小节 |
6. 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
附录1 区域范围内M5级以上历史地震目录 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(3)拱坝坝肩临界滑动模式搜索及抗滑敏感性(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 绪论 |
1.1 拱坝坝肩稳定性的研究现状 |
1.1.1 模型试验法研究 |
1.1.2 数值模拟方法研究 |
1.2 临界滑动面的搜素方法研究现状 |
1.3 研究内容 |
2 基本概念与计算原理 |
2.1 混凝土非线性有限元分析 |
2.1.1 混凝土本构关系 |
2.1.2 混凝土拉伸软化 |
2.2 耐震时程法 |
2.2.1 耐震时程法原理 |
2.2.2 耐震时程曲线的生成 |
2.2.3 合成耐震时程曲线 |
2.3 三维无限地基的模拟及地震动输入 |
2.3.1 三维地基人工边界模拟 |
2.3.2 地震动输入方法 |
2.4 本章小结 |
3 基于耐震时程法应用遗传算法搜索拱坝坝肩临界滑动面 |
3.1 引言 |
3.2 遗传算法基本原理 |
3.2.1 概述 |
3.2.2 遗传算法基本概念 |
3.3 算法程序验证 |
3.3.1 引言 |
3.3.2 验证模型 |
3.4 拱坝的坝肩滑体临界滑动面搜索实例 |
3.4.1 模型建立 |
3.4.2 有限元模型 |
3.4.3 滑动体的处理及搜索原理 |
3.4.4 静动荷载 |
3.4.5 临界滑动面搜索 |
3.5 本章小结 |
4 混凝土拱坝抗滑稳定性能敏感性分析 |
4.1 引言 |
4.2 混凝土拱坝抗滑稳定参数敏感性分析 |
4.2.1 参数敏感性分析方法 |
4.2.2 概率分布类型 |
4.2.3 模型参数及荷载情况 |
4.2.4 参数的生成 |
4.2.5 摩擦系数敏感性分析 |
4.2.6 黏聚力敏感性分析 |
4.3 混凝土拱坝抗滑稳定地震动敏感性分析 |
4.3.1 引言 |
4.3.2 地震动敏感性 |
4.3.3 结果分析 |
4.4 本章小结 |
5 结论与研究展望 |
5.1 结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
(4)基于地质力学模型试验的拱坝破坏过程及变形研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文的研究内容及研究思路 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究思路 |
第2章 地质力学模型试验的相似材料研制 |
2.1 相似原理 |
2.2 相似材料的选择 |
2.3 相似材料配比的确定 |
2.3.1 配比确定流程 |
2.3.2 试件制备 |
2.3.3 相似材料配比的确定 |
2.4 各组分敏感性 |
第3章 基于地质力学模型试验的高拱坝超载破坏过程研究 |
3.1 高拱坝-坝基系统的地质力学模型试验 |
3.1.1 模型试验的总布置 |
3.1.2 岩体地质构造、基础加固及荷载模拟 |
3.1.3 坝体及基础测量及采集设备的布置 |
3.2 拱坝工作状态分析 |
3.2.1 正常工况下拱坝位移分析 |
3.2.2 正常工况下拱坝应力分析 |
3.3 基于声发射的高拱坝破坏过程研究 |
3.3.1 声发射技术的测量原理 |
3.3.2 声发射测点布置 |
3.3.3 拱坝破坏过程分析 |
3.4 高拱坝-坝基的开裂破坏过程研究 |
3.5 断层软弱带的滑动变形和稳定性研究 |
3.5.1 夹泥裂隙Rnj3稳定性和加固处理分析 |
3.5.2 断层f5稳定性和加固处理分析 |
3.5.3 大裂隙L22稳定性和加固处理分析 |
3.5.4 裂隙Lnj1稳定性分析 |
3.6 与数值模拟结果对比分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 高拱坝破坏演化规律和整体安全度研究 |
4.1 高拱坝破坏演化过程的影响因素分析 |
4.1.1 宽河谷和窄河谷的拱坝破坏过程研究 |
4.1.2 不对称型拱坝影响破坏过程研究 |
4.2 高拱坝-坝基的整体安全度研究 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 主要成果与结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
作者在读期间科研成果简介 |
致谢 |
(5)横缝插筋对拱坝的地震动态非线性反应影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 混凝土坝抗震措施研究现状 |
1.2.2 混凝土拱坝非线性反应影响研究现状 |
1.2.3 钢筋混凝土模型研究现状 |
1.3 本文研究内容及研究方法 |
1.4 本章小结 |
第二章 拱坝横缝插筋有限元数值计算理论 |
2.1 有限元发展与现状 |
2.2 有限元分析的基本过程 |
2.3 非线性有限元分析 |
2.3.1 混凝土材料非线性 |
2.3.2 接触非线性 |
2.4 ABAQUS软件及其功能介绍 |
2.5 本章小结 |
第三章 拱坝横缝插筋有限元数值计算本构模型 |
3.1 混凝土本构关系 |
3.1.1 混凝土本构模型分类 |
3.1.2 损伤力学基础理论 |
3.1.3 混凝土裂缝及有限元模型 |
3.2 钢筋混凝土基本原理 |
3.2.1 钢筋材料本构 |
3.2.2 钢筋植入方法及钢筋单元 |
3.3 本章小结 |
第四章 拱坝横缝插筋有限元数值计算分析 |
4.1 分析计算参数 |
4.1.1 拱坝体型参数 |
4.1.2 混凝土塑性损伤模型及材料参数 |
4.1.3 坝体主要荷载 |
4.2 有限元计算模型建立 |
4.3 计算方法概述 |
4.3.1 计算研究路线 |
4.3.2 接触模型方法 |
4.3.3 动水压力计算模拟方法 |
4.3.4 结构自振特性计算 |
4.4 本章小结 |
第五章 考虑横缝的坝体动力响应分析 |
5.1 地震作用下结果与分析 |
5.1.1 坝体应力响应分析 |
5.1.2 坝体位移响应分析 |
5.1.3 坝体损伤分析 |
5.1.4 坝体横缝开度分析 |
5.2 本章小结 |
第六章 横缝插筋对地震作用下坝体动力响应分析 |
6.1 横缝插筋措施方案研究 |
6.1.1 钢筋布置方案 |
6.1.2 钢筋布置有限元模型及结构示意图 |
6.2 地震作用下对比与分析 |
6.2.1 坝体应力对比分析 |
6.2.2 坝体位移响应对比分析 |
6.2.3 坝体横缝开度对比分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
(6)基于有限单元法的混凝土特高拱坝静动力分析研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 高拱坝静动力响应国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 论文的主要研究内容 |
2 有限单元法静动力分析理论 |
2.1 有限单元法理论发展历程 |
2.2 有限单元法静力计算理论 |
2.3 有限单元法结构动力学理论 |
2.4 有限元等效应力理论 |
2.4.1 有限单元法基本概念 |
2.4.2 有限元等效应力计算原理 |
2.4.3 等效应力的控制标准 |
2.5 本章小结 |
3 ABAQUS大型有限元软件简介 |
3.1 有限元分析软件发展历史 |
3.2 ABAQUS软件介绍 |
3.3 ABAQUS在水工结构中的应用 |
3.4 本章小结 |
4 混凝土高拱坝整体模型构建及静力分析 |
4.1 工程概况 |
4.2 地形地质条件 |
4.3 小湾拱坝基本参数 |
4.3.1 材料参数的选取 |
4.3.2 计算荷载 |
4.3.3 计算工况 |
4.4 建立小湾拱坝有限元模型 |
4.5 小湾拱坝有限元计算分析 |
4.5.1 温度荷载作用下小湾拱坝有限元计算分析 |
4.5.1.1 工况I计算结果分析 |
4.5.1.2 工况II计算结果分析 |
4.5.2 工况III计算结果分析 |
4.5.3 工况IV计算结果分析 |
4.5.4 工况V计算结果分析 |
4.5.5 工况VI计算结果分析 |
4.5.6 小湾拱坝有限元静力结果分析 |
4.6 本章小结 |
5 混凝土高拱坝动力响应分析 |
5.1 计算参数 |
5.2 模态分析 |
5.3 地震荷载作用下拱坝的时程分析 |
5.3.1 正常温降荷载下拱坝的动力响应 |
5.3.2 正常温升荷载下拱坝的动力响应 |
5.4 峰值速度对小湾拱坝动力响应影响 |
5.4.1 地震动的选取 |
5.4.2 峰值速度对小湾拱坝的动力影响分析 |
5.4.2.1 位移计算结果分析 |
5.4.2.2 应力计算结果分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 Python 批量处理节点反力 |
个人简历及参与项目 |
致谢 |
(7)高面板堆石坝随机动力响应分析及基于性能的抗震安全评价(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 我国水电开发现状与发展趋势 |
1.1.2 面临的问题与研究的必要性 |
1.2 基于性能的抗震安全设计 |
1.2.1 基于性能的抗震设计基本概念 |
1.2.2 基于性能的抗震设计提出与发展 |
1.3 基于性能的大坝抗震安全评价研究进展 |
1.3.1 混凝土坝 |
1.3.2 土石坝 |
1.4 面板堆石坝地震响应数值分析 |
1.4.1 面板堆石坝动力反应分析方法 |
1.4.2 面板堆石坝筑坝材料动力特性 |
1.5 高面板堆石坝抗震安全评价性能指标和目标 |
1.5.1 坝体变形 |
1.5.2 坝坡稳定 |
1.5.3 防渗体面板安全 |
1.6 本文主要研究思路和内容 |
1.6.1 存在主要问题 |
1.6.2 本文主要思路和工作 |
2 土石坝地震响应概率分析方法 |
2.1 引言 |
2.2 土石坝地震响应中的不确定性 |
2.2.1 地震动随机性 |
2.2.2 堆石料参数不确定性 |
2.3 概率分析方法 |
2.3.1 破坏概率定义 |
2.3.2 一次二阶矩法 |
2.3.3 蒙特卡洛法 |
2.3.4 响应面法 |
2.4 广义概率密度演化方法 |
2.4.1 广义概率密度演化方程 |
2.4.2 概率空间离散代表点选取方法 |
2.4.3 概率密度演化方程数值求解方法 |
2.5 非平稳随机地震动模型 |
2.5.1 改进的Clough-Penzien功率谱模型 |
2.5.2 基于谱表达-随机函数的随机地震动生成 |
2.6 动力可靠度概率分析 |
2.7 算例验证和应用 |
2.7.1 基于解析解的验证 |
2.7.2 基于Duffing振子的验证 |
2.7.3 基于多层边坡随机动力和概率分析的验证 |
2.7.4 基于面板堆石坝随机动力和概率分析的验证 |
2.8 地震易损性分析 |
2.9 本章小结 |
3 考虑地震动随机性的高面板堆石坝随机动力分析 |
3.1 引言 |
3.2 计算本构模型 |
3.2.1 堆石料广义塑性静、动力统一模型 |
3.2.2 广义塑性接触面模型 |
3.3 地震动输入方法 |
3.4 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
3.4.1 有限元模型和材料参数信息 |
3.4.2 坝体加速度 |
3.4.3 坝体变形 |
3.4.4 面板应力 |
3.5 基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价初步探究 |
3.5.1 坝体变形 |
3.5.2 面板防渗体安全 |
3.6 本章小结 |
4 考虑材料参数不确定性的高面板堆石坝随机动力分析 |
4.1 引言 |
4.2 高面板堆石坝弹塑性材料参数随机变量确定 |
4.3 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
4.3.1 基本信息 |
4.3.2 坝体加速度 |
4.3.3 坝体变形 |
4.3.4 面板应力 |
4.3.5 基于性能的抗震安全评价 |
4.4 本章小结 |
5 考虑地震动-材料参数耦合随机性的高面板坝随机动力分析 |
5.1 引言 |
5.2 基本信息 |
5.3 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
5.3.1 坝体加速度 |
5.3.2 坝体变形 |
5.3.3 面板应力 |
5.4 基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价 |
5.5 本章小结 |
6 三维高面板堆石坝随机地震响应和性能安全评价 |
6.1 引言 |
6.2 高面板堆石坝基本信息 |
6.3 高面板堆石坝随机动力响应和概率分析 |
6.3.1 坝体加速度 |
6.3.2 坝体变形 |
6.3.3 面板超应力体积比和超应力累积时间 |
6.4 基于性能的高面板堆石坝抗震安全评价 |
6.4.1 坝体变形 |
6.4.2 面板防渗体安全 |
6.5 本章小结 |
7 高面板堆石坝坝坡稳定随机动力分析和性能安全评价 |
7.1 引言 |
7.2 考虑堆石料软化的动力有限元时程分析法 |
7.2.1 坝坡有限元动力稳定分析方法 |
7.2.2 堆石料软化 |
7.3 基于随机动力和概率分析的堆石料软化特性影响 |
7.3.1 计算基本信息 |
7.3.2 计算结果分析 |
7.3.3 小结 |
7.4 高面板堆石坝抗剪强度参数统计分析 |
7.5 考虑地震动随机性的坝坡稳定性能安全评价 |
7.5.1 基本信息 |
7.5.2 高面板堆石坝坝坡稳定随机动力分析 |
7.5.3 基于性能的坝坡稳定安全评价 |
7.6 考虑抗剪强度参数不确定性的坝坡稳定随机动力分析 |
7.6.1 基本信息 |
7.6.2 安全系数 |
7.6.3 安全系数超限累积时间 |
7.6.4 累积滑移量 |
7.7 考虑地震动-抗剪强度参数耦合随机性的坝坡稳定性能安全评价 |
7.7.1 基本信息 |
7.7.2 安全系数 |
7.7.3 安全系数超限累积时间 |
7.7.4 累积滑移量 |
7.7.5 安全系数超限累积时间与累积滑移量关系讨论 |
7.8 本章小结 |
8 结论和展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(8)水库蓄水初期某拱坝坝肩岩体变形机制研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题的依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状及存在问题 |
1.2.1 国内外研究现状 |
1.2.2 存在问题 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 拱坝坝址区工程概况 |
2.1 拱坝坝址区地质条件 |
2.1.1 地形地貌 |
2.1.2 地质构造 |
2.1.3 地层岩性 |
2.1.4 水文地质 |
2.2 坝址区的地应力场特征 |
2.3 小结 |
第三章 渗透压作用下玄武岩强度与变形参数演化规律 |
3.1 渗透压作用条件下玄武岩岩块强度和变形参数测试试验 |
3.1.1 试验设备 |
3.1.2 试验试样 |
3.1.3 试验条件 |
3.1.4 试验方案 |
3.1.5 试验结果 |
3.2 小结 |
第四章 考虑玄武岩强度劣化的应变软化本构模型建立 |
4.1 FLAC3D应变软化模型简介 |
4.2 玄武岩应变软化模型的建立 |
4.2.1 玄武岩的应力应变关系 |
4.2.2 渗透压作用下玄武岩强度、变形参数劣化的实现 |
4.2.3 玄武岩峰后应变软化过程的实现 |
4.3 算例分析 |
4.4 小结 |
第五章 水库初期蓄水拱坝坝肩岩体变形数值模拟 |
5.1 水库初期蓄水过程中坝肩岩体渗流场演化特征计算 |
5.1.1 渗流计算数值网格模型 |
5.1.2 渗流计算相关参数 |
5.1.3 渗流计算边界条件 |
5.1.4 水库初期蓄水方案 |
5.1.5 渗流计算结果 |
5.2 水库初期蓄水过程中坝肩岩体变形特征数值计算 |
5.2.1 有限元网格模型及边界条件 |
5.2.2 本构模型与屈服准则 |
5.2.3 模型计算参数 |
5.2.4 计算方案 |
5.2.5 数值计算结果 |
5.3 小结 |
第六章 水库蓄水初期某拱坝坝肩岩体变形机制分析 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
(9)混凝土坝—地基体系整体稳定地震易损性分析和抗震安全评价(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 混凝土坝-地基体系地震整体稳定性研究现状 |
1.2.1 重力坝坝基地震整体稳定性研究现状 |
1.2.2 拱坝坝肩地震整体稳定性研究现状 |
1.3 混凝土坝地震易损性分析研究发展及现状 |
1.3.1 结构抗震性能设计与地震易损性理论的发展 |
1.3.2 混凝土坝地震易损性分析研究现状 |
1.4 基于概率的混凝土坝抗震安全评价 |
1.5 本文主要工作内容与创新点 |
1.5.1 本文主要创新点 |
1.5.2 本文主要工作内容 |
第二章 地震易损性分析理论和方法 |
2.1 引言 |
2.2 地震易损性分析数学描述 |
2.3 地震易损性分析曲线类型 |
2.4 地震易损性分析内容及方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 混凝土坝-地基体系整体稳定非线性动力分析方法 |
3.1 引言 |
3.2 波动方程时域显示积分格式 |
3.3 接触非线性 |
3.3.1 接触问题的边界约束条件 |
3.3.2 动接触力模型及其改进方法 |
3.4 工程分析与性能评价 |
3.4.1 模型建立 |
3.4.2 计算结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 混凝土坝-地基体系整体稳定参数敏感性分析 |
4.1 引言 |
4.2 参数敏感性分析方法 |
4.3 重力坝深层抗滑稳定参数敏感性分析 |
4.3.1 模型建立 |
4.3.2 参数敏感性分析 |
4.4 拱坝坝肩抗滑稳定性能参数敏感性分析 |
4.4.1 模型建立 |
4.4.2 基于残余滑动位移的参数敏感性分析 |
4.4.3 基于滑动面积比的参数敏感性分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 混凝土坝-地基体系整体稳定参数不确定性分析 |
5.1 引言 |
5.2 混凝土坝-地基体系不确定性 |
5.2.1 结构分析中不确定性来源[284-287] |
5.2.2 结构分析中随机变量概率分布 |
5.3 不确定性分析抽样方法 |
5.3.1 蒙特卡洛直接抽样方法 |
5.3.2 拉丁超立方抽样方法 |
5.4 参数不确定性分析 |
5.4.1 重力坝深层抗滑稳定参数不确定性分析 |
5.4.2 拱坝坝肩抗滑稳定参数不确定性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 混凝土坝-地基体系整体稳定地震易损性分析研究 |
6.1 引言 |
6.2 混凝土坝地震易损性曲线建立 |
6.3 混凝土坝-地基体系整体稳定性能水平的划分 |
6.3.1 重力坝深层滑动稳定性能水平的划分 |
6.3.2 拱坝坝肩滑动稳定性能水平的划分 |
6.4 混凝土坝-地基体系整体稳定地震易损性曲线 |
6.4.1 重力坝深层抗滑稳定地震易损性曲线 |
6.4.2 拱坝坝肩滑动稳定地震易损性曲线 |
6.5 本章小结 |
第七章 混凝土坝体-地基体系整体稳定地震危害性分析 |
7.1 引言 |
7.2 地震危险性分析 |
7.2.1 地震危险性分析方法和步骤 |
7.2.2 地震动加速度概率分布 |
7.3 混凝土坝-地基体系整体滑动稳定概率地震需求模型 |
7.3.1 重力坝深层抗滑稳定概率地震需求模型 |
7.3.2 拱坝坝肩滑动稳定概率地震需求模型 |
7.4 混凝土坝-地基体系整体稳定地震危害性分析 |
7.4.1 混凝土坝地震危害性分析方法 |
7.4.2 重力坝深层滑动稳定地震危害性评估 |
7.4.3 拱坝坝肩滑动稳定地震危害性分析 |
7.5 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 主要研究成果与结论 |
8.2 研究展望 |
参考文献 |
作者在读博期间的科研成果 |
参与的科研项目 |
致谢 |
(10)爆炸荷载和地震作用下混凝土坝动力破坏及防护措施研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 爆炸荷载对混凝土坝的威胁与破坏 |
1.1.2 地震作用对混凝土拱坝的威胁与破坏 |
1.2 国内外相关工作研究进展 |
1.2.1 爆炸荷载下高应变率混凝土材料模型的研究进展 |
1.2.2 爆炸荷载下高混凝土重力坝动力响应及破坏模式的研究进展 |
1.2.3 爆炸荷载下混凝土高拱坝动力响应及破坏模式的研究进展 |
1.2.4 强震作用下混凝土高拱坝动态响应及破坏模式的研究进展 |
1.3 本文主要研究思路 |
2 高应变率混凝土本构模型及混凝土重力坝爆炸荷载动力破坏 |
2.1 爆炸冲击波在空气中和水中的传播效应分析 |
2.1.1 炸药的材料特征和状态方程 |
2.1.2 空气介质的状态方程 |
2.1.3 水介质的状态方程 |
2.1.4 空气中爆炸和水中爆炸的冲击波传播效应比较 |
2.2 空气中爆炸和水中爆炸对周围结构损伤程度的比较 |
2.2.1 流固耦合 |
2.2.2 钢板的高应变率本构模型 |
2.2.3 空气中爆炸和水中爆炸对钢板破坏的比较 |
2.3 爆炸作用下混凝土高应变率本构模型 |
2.3.1 混凝土的应变率相关性 |
2.3.2 K&C模型 |
2.3.3 脆性断裂模型 |
2.3.4 HJC混凝土本构模型 |
2.3.5 RHT混凝土本构模型 |
2.4 钢筋混凝土板抗爆试验与混凝土高应变率本构模型验证 |
2.4.1 试验模型 |
2.4.2 数值模型 |
2.4.3 数值结果与试验结果对比分析 |
2.5 爆炸荷载下混凝土重力坝数值模型 |
2.6 爆炸荷载下混凝土重力坝监测点处动力响应 |
2.7 爆炸荷载下混凝土重力坝损伤累积的时间效应 |
2.8 不同炸药当量引起的混凝土重力坝损伤模式研究 |
2.9 泄水孔对坝体抗爆性能的影响 |
2.9.1 泄水孔对坝体损伤分布的影响 |
2.9.2 泄水孔对坝顶位移的影响 |
2.10 泄水孔尺寸对坝体抗爆性能的影响 |
2.11 本章小结 |
3 混凝土重力坝抗爆影响因素和损伤预测及坝体抗爆措施研究 |
3.1 不同起爆位置对坝体抗爆性能的影响 |
3.1.1 水平起爆位置对坝体损伤分布的影响 |
3.1.2 水平起爆位置对坝顶位移的影响 |
3.2 起爆深度对坝体抗爆性能的影响 |
3.2.1 起爆深度对坝体损伤分布的影响 |
3.2.2 起爆深度对坝体动力响应的影响 |
3.3 起爆距离对坝体抗爆性能的影响 |
3.4 坝前水位对坝体抗爆性能的影响 |
3.4.1 相同高程起爆时坝前水位下降对坝体损伤分布的影响 |
3.4.2 相同起爆深度时坝前水位下降对坝体损伤分布的影响 |
3.5 爆炸荷载下高混凝土重力坝损伤判别与预测 |
3.5.1 破坏因素和损伤等级 |
3.5.2 起爆距离坝体损伤预测曲线 |
3.5.3 起爆深度坝体损伤预测曲线 |
3.5.4 坝前库水位下降程度坝体损伤预测曲线 |
3.6 混凝土重力坝抗爆措施研究 |
3.6.1 泡沫混凝土本构模型 |
3.6.2 坝体损伤比较 |
3.7 本章小结 |
4 爆炸相似定律与拱坝爆炸荷载动力破坏模型 |
4.1 爆炸相似定律 |
4.1.1 空气中爆炸相似定律 |
4.1.2 水中爆炸相似定律 |
4.2 混凝土拱坝数值模型 |
4.3 不同炸药当量下的拱坝损伤破坏和动力响应 |
4.4 不同起爆介质对拱坝动力响应和损伤破坏的影响 |
4.5 本章小结 |
5 拱坝抗爆影响因素及抗爆保护措施研究 |
5.1 不同起爆深度时拱坝的动力响应和破坏情况 |
5.2 不同起爆距离时拱坝的动力响应和破坏情况 |
5.3 不同水平起爆位置时拱坝的动力响应和破坏情况 |
5.4 不同坝前水位时爆炸引起的拱坝的动力响应和破坏情况 |
5.5 混凝土拱坝抗爆措施研究 |
5.5.1 泡沫铝的材料本构 |
5.5.2 泡沫铝对坝体抗爆性能的保护效果 |
5.6 本章小结 |
6 强震作用下混凝土拱坝动态响应研究 |
6.1 地震动分析计算方法概述 |
6.2 粘弹性人工边界及地震动输入方法 |
6.2.1 粘弹性人工边界 |
6.2.2 等效地震荷载 |
6.2.3 算例验证分析 |
6.3 混凝土塑性损伤模型 |
6.3.1 应力-应变关系 |
6.3.2 屈服函数 |
6.3.3 塑性流动法则 |
6.3.4 损伤状态变量的定义及演化 |
6.3.5 损伤因子定义 |
6.4 工程概况及计算荷载条件 |
6.4.1 工程概况及模型描述 |
6.4.2 计算荷载条件 |
6.5 设计地震动结果分析 |
6.5.1 设计地震动下的位移结果分析 |
6.5.2 设计地震动下的横缝开度结果分析 |
6.5.3 设计地震动下的损伤结果分析 |
6.6 超载地震动结果分析 |
6.6.1 超载地震动下的位移结果分析 |
6.6.2 超载地震动下的横缝开度结果分析 |
6.6.3 超载地震动下的损伤结果分析 |
6.7 本章小结 |
7 强震作用下混凝土拱坝抗震措施研究 |
7.1 仅有垫座的抗震措施研究 |
7.1.1 仅有垫座方案与原始方案的位移结果比较 |
7.1.2 仅有垫座方案与原始方案的横缝开度结果比较 |
7.1.3 仅有垫座方案的地震动超载分析 |
7.2 增设扩大基础的抗震措施研究 |
7.2.1 仅有扩大基础方案与原始方案的位移结果比较 |
7.2.2 仅有扩大基础方案与原始方案的横缝开度结果比较 |
7.2.3 仅有扩大基础方案的地震动超载分析 |
7.3 同时增设扩大基础和垫座的抗震措施研究 |
7.3.1 兼有扩大基础和垫座方案与原始方案的位移结果比较 |
7.3.2 兼有扩大基础和垫座方案与原始方案的横缝开度结果比较 |
7.3.3 兼有扩大基础和垫座方案的地震动超载分析 |
7.4 扩大基础和垫座对坝体抗震能力提高的对比研究 |
7.4.1 位移结果对比分析 |
7.4.2 横缝开度结果分析 |
7.4.3 损伤结果分析 |
7.5 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、牛头山拱坝三维有限元计算和结构模型试验结果比较(论文参考文献)
- [1]基于模态识别的拱坝地震损伤诊断方法研究[D]. 武璠. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]基于性能的高土石坝地震易损性分析与地震风险评估方法研究[D]. 靳聪聪. 大连理工大学, 2020(01)
- [3]拱坝坝肩临界滑动模式搜索及抗滑敏感性[D]. 徐扬升. 大连理工大学, 2020(02)
- [4]基于地质力学模型试验的拱坝破坏过程及变形研究[D]. 王维强. 青海大学, 2020(02)
- [5]横缝插筋对拱坝的地震动态非线性反应影响研究[D]. 唐俊尧. 昆明理工大学, 2020(05)
- [6]基于有限单元法的混凝土特高拱坝静动力分析研究[D]. 朱军福. 郑州大学, 2020(02)
- [7]高面板堆石坝随机动力响应分析及基于性能的抗震安全评价[D]. 庞锐. 大连理工大学, 2019
- [8]水库蓄水初期某拱坝坝肩岩体变形机制研究[D]. 王野. 合肥工业大学, 2019(01)
- [9]混凝土坝—地基体系整体稳定地震易损性分析和抗震安全评价[D]. 梁辉. 中国水利水电科学研究院, 2019(08)
- [10]爆炸荷载和地震作用下混凝土坝动力破坏及防护措施研究[D]. 刘晓蓬. 大连理工大学, 2018(08)