混凝土大坝抗震安全评价的发展趋向

一大批世界级超高拱坝已经和即将在我国西南和西北强地震活动区进行建设。大坝在国民经济发展中占有重要地位,大坝的抗震安全评价将成为我国地震工程研究的一个重要方向。本文对大坝抗震安全评价的研究现状进行了扼要总结,特别对大坝抗震安全有关的若干重要技术问题进行了深入讨论。其中包括抗震设防标准与地震动输入模式;混凝土材料的率敏感特性及其对大坝地震响应的影响;坝-水库-地基动力相互作用效应;强震时拱坝横缝的非线性张合效应;混凝土大坝的非线性地震响应与损伤发展的模拟等。对现有分析模型和方法的有效性及其局限性进行了评述。最后,对该课题今后进一步研究的方向提出了建议。     

上泉拱坝稳定分析及加固设计

上泉水库坝体为浆砌石连拱坝,现被定为病险水库,通过对拱坝结构强度、支墩抗滑稳定的计算分析,采用右坝肩基础、支墩防渗处理、坝体加固处理等措施进行除险加固,并对大坝稳定进行了验算。     

武都碾压混凝土重力坝抗震分析与安全评价

武都水库是四川省江油市境内的涪江干流上的大(1)型水利工程。汶川8级地震中,武都水库工程紧邻震中区附近,并正处于施工高峰期,大地震对武都水库工程已建和在建的40多个项目均有不同程度的损坏。分别采用水工建筑物抗震设计规范给定的地震动参数值和地震后复核确定的地震动参数值,对武都大坝进行抗震分析与安全性评价。计算表明,当设计设防加速度256cm/s2时,按规范规定的悬臂梁法进行抗震计算时,均满足现行抗震规范的要求。按平面有限元计算时局部拉应力超出规范的允许值,建议挡水坝段下游坝面折坡附近以及溢流坝段在导墙与边墩交接处附近提高混凝土的强度等级。鉴于坝踵、坝址部位局部范围内仍有较大水平的拉应力,建议自建基面的一定高度内应确保混凝土的浇筑质量,以确保大坝的抗震强度安全。     

土石坝震害及抗震防灾研究设想

大坝抗震安全已成为公共安全的重大问题,普遍受到世界各国的关注。美国、欧盟、加拿大、日本等国近期都进行了或正在进行大坝抗震设计和安全评价准则的更新。     

混凝土重力坝FRP片材表面加固抗震性能研究

如何提高混凝土重力坝薄弱位置的抗震性能是国内外大坝抗震研究的热点问题。本文基于等价静力非线性方法,采用考虑混凝土细观非均匀特性的混凝土损伤模型,研究FRP片材表面加固大坝薄弱位置的抗震有效性。以2座不同形态的混凝土重力坝A、B为例,分别进行坝踵FRP片材表面加固研究和折坡处FRP片材表面加固研究,分析加固前后坝体的应力状态、裂缝扩展情况和破坏形态。数值模拟结果表明:坝踵处采用FRP片材加固可以很好地增强坝体的抗震性能,有效地抑制裂缝的产生和发展;折坡处采用FRP片材加固在一定程度上可以提高坝体的抗震性能,下游坝身加固与否对提高大坝的抗震性能影响不大。     

高拱坝地震反应时域分析中Rayleigh阻尼矩阵建模方法讨论∗

讨论了不同Rayleigh 阻尼矩阵建模方式对时域内高拱坝地震反应计算准确度的影响。以某一高240 m 的混凝土拱坝为研究对象，分析了结构的动力特性，分别计算了结构在双向和三向地震作用下，当采用不同Rayleigh 阻尼矩阵模型时的结构动力反应。建立了8 种Rayleigh 阻尼矩阵双参数模型，其中第一参数频率取拱坝第1、2 阶频率，第二参数频率取拱坝第5、6 阶频率及地震波反应谱的峰值频率和重心频率。计算结果表明：当高拱坝的自振特性相比于地震波频谱分布表现出长周期结构动力特征时，不同Rayleigh 阻尼矩阵模型对计算结果影响很大。建议采用拱坝顺河向基频和地震波反应谱峰值频率作为两个参数频率，由该模型计算所得的坝体地震反应的主要计算结果总体上计算误差为正，且误差值有限。     

基于IDA的重力坝三维系统抗震性能研究

为了研究在地震作用下混凝土重力坝的整体抗震性能,以我国西南地区200 m级的光照混凝土重力坝为例,建立了整体大坝的坝体-库水-地基系统三维有限元模型,基于增量动力分析法对该模型进行了地震响应分析及地震易损性分析。根据整体大坝模型的增量动力分析计算结果,分别提取了坝顶和底孔的位移进行IDA曲线、分位曲线以及地震易损性曲线的绘制。结果表明地震波的PGA在0. 2 g以下时,坝体出现破坏的概率很低; PGA为0. 3 g以下时,可满足坝体基本功能保障;PGA在0. 6 g以下时,能满足坝体基本安全保证。     

考虑拦污栅-坝体相互作用的混凝土重力坝抗震安全性分析

对考虑拦污栅-坝体的动力相互作用的弹性连接和刚性连接的拦污栅-坝体以及不作耦联分析的拦污栅-坝体这三种不同模型结构形式的动力特性和动力响应进行了比较分析。研究发现,拦污栅的不同模型结构形式对大坝的抗震安全性分析有重要影响,考虑拦污栅-坝体的动力相互作用后,坝体损伤开裂的程度明显加大,坝顶的水平位移响应也明显提高。按《规范》规定的对拦污栅和坝体不作耦联分析的抗震计算方法,所得结果对坝体是偏于不安全的,而如考虑拦污栅-坝体之间的弹性连接,所得结果则是偏于安全的。     

不同强度地震作用下的心墙堆石坝三维动力液化分析

东圳水库大坝位于福建省莆田市城厢区,该水利枢纽处于华南沿海地震带北段,由于水库建设时我国尚未有抗震设防烈度标准,因此亟需对其抗震稳定性进行复核。以东圳水库大坝为原型,结合已有的地震资料,选用Byrne液化模型,采用FLAC3D软件,研究了在50年超越概率10%、5%和2%地震作用下坝体填料的液化特征及最终位移情况。结果显示,在地震作用下,坝体上游砂砾石填料会发生局部液化,且液化区随着地震强度的增大而增加,但尚未出现大面积连续液化区;坝体填料发生液化后,产生了有限度的塑性变形,其变形量也随着地震强度的增大而有所增加;除坝顶较小区域外,坝体总位移量相对较小,对大坝整体稳定性不会产生显著影响。研究结论可以为大坝的抗震加固和治理措施的选择提供依据和参考。     

特别哨兵

位于广东省河源市的新丰江水库,是世界上抗震加固成功防御诱发地震的典范。1960年7月,新丰江水库库区连续发生三次较强的地震,其中一次达4.3级,鉴于这一危及大坝安全的非常震情,当时周恩来总理亲自关心新丰江水库大坝的安全和防震工作,指示采取措施加以解决。在没有先例的情况下,通过组织多学科的大批科技工作者努力攻关,综合分析,确定大坝的防震烈度为Ⅷ度,果断决定按Ⅸ度的标准进行紧急抗震加固,并采用“人”字形混凝土支撑墙加强横向     

高陡岩质边坡抗震稳定性的三维有限元分析

岩质边坡在地震作用下稳定性的计算一般采用拟静力法和有限单元法,拟静力法因应用简便而得到大量应用,至今广泛应用于边坡的抗震计算。建立了某溢洪道引渠左侧整体边坡三维有限元模型,选用ADINA软件并采用拟静力法对三维模型进行了抗震稳定性计算和分析,结合有限元分析的结果,提出溢洪道引渠左侧整体边坡抗震措施和建议。     

基于多级模糊综合理论的桥梁抗震安全性评价

在对影响桥梁抗震性能的因素进行分析的基础上,选取了26项对桥梁抗震安全性影响较大的子因素作为评价指标,从桥梁结构、基坑设计、维修养护、抗震设备和场地条件等5个方面,建立了桥梁抗震多级模糊综合评价体系,并对广州市某一特大桥抗震安全性的进行了分析。结果表明,多级模糊综合理论评价方法的计算结果与实际桥梁服役情况相符合,维修养护是此桥梁抗震安全性的薄弱环节,多级模糊综合理论的评价方法为建筑及其他工程抗震防灾方面的提供参考和借鉴。     

不同抗震设计的砖混结构校舍抗震性能对比

砖混结构在我国中小学校舍中所占的比例较高,在近几年发生的地震中,其震害十分明显。以中原地区某县中小学校舍鉴定汇总结果为基础,取某砖混结构教学楼为例,分未考虑抗震设计、考虑抗震设计和未考虑抗震设计但进行了抗震加固改造三种工况,以PKPM软件对其进行抗震性能对比分析,并以此方法对该县中小学砖混结构校舍进行抗震性能计算及对比分析。结果表明,校舍中考虑抗震设计的工况比其它工况的抗震性能高,该地区2000年前的校舍需改造加固。     

陈家大院滑坡稳定性评价及其涌浪预测

陈家大院滑坡位于重庆市鲤鱼塘水库库首区,距离大坝仅约1km,其稳定性及其可能失稳产生的涌浪对枢纽工程的危害可能较大。利用岩土工程专业计算软件FLAC-3D对陈家大院滑坡在各种不同运行工况条件下的应力场、塑性区及稳定安全系数进行了计算和评价;对美国土木工程协会推荐的涌浪计算方法进行了改进,采用推荐法及其改进方法分别对陈家大院滑坡可能产生的涌浪进行了计算和预测。计算结果表明:1)滑坡稳定最不利工况为水库450m正常蓄水位,其稳定安全系数为1.10,滑坡处于基本稳定状态;2)大坝处滑坡可能失稳产生的涌浪最大高度为4.32m,对大坝不会构成威胁。该结论为大坝的施工和安全运行提供了理论依据。     

生命线工程网络系统抗震可靠性分析方法综述

生命线工程系统地震反应分析的一个重要任务是计算系统的抗震可靠度,因此,寻找一种高效合适的系统可靠性分析方法至关重要.对生命线工程网络系统抗震可靠性分析中目前常用的几种算法进行了系统的比较、分析和综述.     

考虑横缝键槽咬合的拱坝地震响应分析

基于非线性指数型动接触本构模型,对实际键槽模型进行简化处理。采用的本构模型可以考虑缝面的开合非线性以及横缝键槽的咬合作用。采用点-面接触模型模拟横缝的非线性动接触行为,精细研究了缝面开度、径向位移的变化及其对坝体应力状态的影响,并与平缝结果进行了比较。以一座拟建的混凝土重力拱坝,探讨了横缝及其诱导缝对大坝工作性态的影响,并对横缝键槽的影响进行了综合分析。研究表明,横缝的径向滑移量要远大于开度,当考虑诱导缝时,由于大坝整体性受到削弱,横缝开度变大;考虑键槽效应后,径向滑移效应大幅减小,而法向开度增大,坝踵处的主拉应力以及拱冠梁顶处的拱向拉应力的最大值均变大。     

汶川8．0级地震后中江县水库震害调查与分析

汶川8.0级地震对四川省水库造成了严重的震害和巨大的经济损失.依据德阳市水库地震灾害的现场科学考察资料,对德阳市中江县19座高危险情以上的水库土石坝的震损现象做了初步总结和分析.这些震损水库基本上都建于1950-1980年代,未经抗震设计,典型震害现象包括水库坝顶中部及坝轴线两侧纵向裂缝、坝体纵横向裂缝、大坝沉陷、坝坡滑坡和护坡滑动、坝脚渗漏、水库泄水构筑物震损、防浪墙震裂等震害现象.这说明了对中小型水库土石坝进行抗震设防的必要性,今后应深入研究中小型水库土石坝的震害机制,以指导水库土石坝的抗震设计.     

溢流坝基深部软夹层滑动分析及处理

某溢流坝基深部顺河向有0°角软弱夹层,影响大坝稳定。采用有限元分析,获得了可靠的贯穿滑动面。结合安全系数及极限状态计算,对软弱带进行抗滑硐塞处理,使大坝得以稳定。     

常压立式储油罐地震应力的有限元计算

采用有限元方法 ,考虑在静载和动载共同作用下 ,对常压立式拱顶储油罐的地震应力进行了计算分析 ,给出了轴向应力的分布状态 ;并与相关抗震设计规范中的验算公式得出的结果进行了比较。结果表明 :由于地震的动力作用 ,储油罐的受力状态不是均匀分布 ,出现了峰值和谷值 ,而这些应力峰值大于工业设备抗震鉴定标准和石油化工设备抗震鉴定标准中公式的计算应力值 ,这应引起足够的注意。     

响水风电基础地震动参数选取及抗震性能分析

响水风电场位于江苏省响水沿海滩涂地区,是国内目前单体较大的风电项目。本风电场是Ⅳ类场地条件对抗震不利,因此有必要对基础抗震性能进行验算。首先选取不同地震动参数进行了对比计算,计算表明根据风电场场区地形地貌、区域地质条件确定的地震动参数,考虑土层特性后,地震作用放大较多。然后针对在多遇地震和基本烈度地震两种情况下,综合考虑波浪力、风荷载的联合作用,对风电基础进行抗震验算,计算表明多遇地震烈度时,可满足现行建筑结构抗震规范的要求。基本烈度地震时,结构的应力、内力及其墩台处位移均满足抗震要求,但泥面处位移超过限制要求,泥面位移控制是抗震设计的主要目标。