高土石壩地震動(dòng)力特性分析.pdf

1、土石壩作為最為古老的一種壩型，由于其具有可以就地取材、節(jié)約造價(jià)、對(duì)地形地貌、氣候適用性強(qiáng)等眾多的優(yōu)點(diǎn)而在水利水電工程中應(yīng)用的非常廣泛。隨著水利開(kāi)發(fā)的規(guī)模日益擴(kuò)大，土石壩的填筑高度也越來(lái)越高，而巖土力學(xué)理論以及計(jì)算分析水平的提高，再加上大型施工機(jī)械的研制和施工方法的創(chuàng)新，這些都為高土石壩的建設(shè)提供了支撐，因此許多的高土石壩得以規(guī)劃和建設(shè)。目前世界上最高的土石壩已達(dá)335m，中國(guó)在建和擬建的土石壩中也有不少超過(guò)200m，甚至300m以上的超

2、高土石壩，這種高土石壩的安全性如果得不到絕對(duì)的保障，其后果將是不可想象的，而這些高土石壩的多數(shù)都是建在西部強(qiáng)震區(qū)，其抗震性能將成為壩體安全的主導(dǎo)因素，因此有必要對(duì)高土石壩的抗震動(dòng)力特性進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)系統(tǒng)的研究。
　　本文對(duì)高土石壩的地震動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析。采用剪切楔法并且聯(lián)合反應(yīng)譜法和振型疊加法，考慮了土石壩體材料的靜力和動(dòng)力非線性特性，重點(diǎn)討論了高土石壩在地震作用下，其最大壩體加速度、最大剪應(yīng)變、最大剪應(yīng)力的分布，分析了土石壩的地震動(dòng)

3、態(tài)分布規(guī)律以及壩頂?shù)卣饎?dòng)態(tài)分布系數(shù)的取值。采用有限元軟件ABAQUS，引入Duncan-Chang E-v模型作為靜力本構(gòu)模型和等效線性模型作為動(dòng)力本構(gòu)模型嵌入ABAQUS的用戶子程序，分別完成了瀑布溝水電站土石壩填筑的施工過(guò)程模擬、蓄水期壩體的靜力分析以及地震作用下壩體的動(dòng)力反應(yīng)。
　　研究結(jié)果表明：
　　1）隨著地震設(shè)計(jì)烈度的增加，不同壩高土石壩的壩頂?shù)卣饎?dòng)態(tài)系數(shù)都在減小，對(duì)于同一座土石壩，同一地震設(shè)計(jì)烈度下，壩頂加速度

4、放大倍數(shù)隨著地震加速度的增加而降低，也就說(shuō)明壩頂?shù)卣饎?dòng)態(tài)系數(shù)不僅與地震設(shè)計(jì)烈度有關(guān)，也與壩高有很大的關(guān)聯(lián)。
　　2）對(duì)于高土石壩而言，壩體加速度的峰值出現(xiàn)較大的放大效應(yīng)，在0.9倍壩高以上區(qū)域出現(xiàn)近似線性的增長(zhǎng)，而壩體內(nèi)部其他部分相對(duì)來(lái)說(shuō)加速度分布比較均勻。壩頂最大加速度的出現(xiàn)時(shí)間與地震波的峰值時(shí)間沒(méi)有很直接的聯(lián)系，只是與地震波本身的波形以及土石壩本身的的材料特性有關(guān)。
　　3）探討性地提出了土石壩動(dòng)態(tài)系數(shù)分布建議圖以及壩頂