考慮壩體-庫水-地基相互作用的有橫縫拱壩地震響應分析.pdf

1、混凝土拱壩在施工過程中為了施工方便和溫度應力控制的需要，壩體通常分段澆筑，各壩段間橫向設(shè)置伸縮縫。在地震荷載作用下橫縫的張開、閉合和滑移過程會顯著地引起壩體拱向應力的釋放和導致應力從拱向向梁向的調(diào)整和重新分布，對高拱壩的地震響應有著重大影響。對高拱壩的抗震安全性評價具有重要意義的另外兩個影響因素是壩體和庫水的動力相互作用以及無限地基的輻射阻尼效應。本文的目的是建立一套能夠綜合考慮影響拱壩地震響應的三個重要因素的拱壩非線性地震反應數(shù)值分析

2、方法，其主要研究內(nèi)容如下： 1、針對有橫縫高拱壩的非線性靜、動摩擦接觸問題，提出一種新的接觸算法一有限元混合法。該方法將作用在接觸體上的力系分解為外力和接觸縫面上的接觸力，把接觸體的位移和接觸界面上的接觸力作為混合變量，其中以接觸體的位移為基本未知量，而以接觸區(qū)域局部坐標系下的結(jié)點接觸力為迭代變量，將非線性接觸迭代收縮在接觸面上進行，將復雜的摩擦接觸非線性反映在接觸力的變化上，同時進行接觸狀態(tài)和接觸力的迭代，使得迭代計算變得簡單

3、易行，大大提高了計算效率。 2、討論了壩體和庫水流固耦合動力相互作用的數(shù)值分析方法，建立一種適當簡化而又不失準確性的模擬庫水動水壓力的計算方法。首先介紹了基于改進Wilson-θ法的流固耦合迭代算法，然后給出本文提出的兩種基于廣義Newmark-β法的流固耦合方程的求解方法：交錯迭代求解方法和直接積分整體求解方法。并討論了影響壩面動水壓力的幾個因素，指出壩體和庫水之間的相互作用是一個復雜的耦合系統(tǒng)，動水壓力對壩體動力響應的影響不

4、能僅僅用作用在壩面上動水壓力的最大值來衡量。 3、將多次透射人工邊界條件和隱式有限元相結(jié)合，并將其和摩擦接觸問題的有限元混合法、壩體，庫水動力相互作用分析方法一起應用于高拱壩的非線性地震反應分析中，提出了一套較為準確、高效地模擬強震作用下考慮壩體-庫水-地基動力相互作用的有橫縫拱壩非線性行為的分析方法，開發(fā)了相應的計算軟件GEHOMadrid。 4、將本文提出的有橫縫拱壩非線性地震反應分析方法應用于烏東德拱壩中，按照實際