考慮壩體-庫(kù)水-地基相互作用的有橫縫拱壩地震響應(yīng)分析.pdf

1、混凝土拱壩在施工過(guò)程中為了施工方便和溫度應(yīng)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(kāi)、閉合和滑移過(guò)程會(huì)顯著地引起壩體拱向應(yīng)力的釋放和導(dǎo)致應(yīng)力從拱向向梁向的調(diào)整和重新分布，對(duì)高拱壩的地震響應(yīng)有著重大影響。對(duì)高拱壩的抗震安全性評(píng)價(jià)具有重要意義的另外兩個(gè)影響因素是壩體和庫(kù)水的動(dòng)力相互作用以及無(wú)限地基的輻射阻尼效應(yīng)。本文的目的是建立一套能夠綜合考慮影響拱壩地震響應(yīng)的三個(gè)重要因素的拱壩非線性地震反應(yīng)數(shù)值分析

2、方法，其主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、針對(duì)有橫縫高拱壩的非線性靜、動(dòng)摩擦接觸問(wèn)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(biāo)系下的結(jié)點(diǎn)接觸力為迭代變量，將非線性接觸迭代收縮在接觸面上進(jìn)行，將復(fù)雜的摩擦接觸非線性反映在接觸力的變化上，同時(shí)進(jìn)行接觸狀態(tài)和接觸力的迭代，使得迭代計(jì)算變得簡(jiǎn)單

3、易行，大大提高了計(jì)算效率。 2、討論了壩體和庫(kù)水流固耦合動(dòng)力相互作用的數(shù)值分析方法，建立一種適當(dāng)簡(jiǎn)化而又不失準(zhǔn)確性的模擬庫(kù)水動(dòng)水壓力的計(jì)算方法。首先介紹了基于改進(jìn)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(cuò)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(dòng)水壓力的幾個(gè)因素，指出壩體和庫(kù)水之間的相互作用是一個(gè)復(fù)雜的耦合系統(tǒng)，動(dòng)水壓力對(duì)壩體動(dòng)力響應(yīng)的影響不

4、能僅僅用作用在壩面上動(dòng)水壓力的最大值來(lái)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(wèn)題的有限元混合法、壩體，庫(kù)水動(dòng)力相互作用分析方法一起應(yīng)用于高拱壩的非線性地震反應(yīng)分析中，提出了一套較為準(zhǔn)確、高效地模擬強(qiáng)震作用下考慮壩體-庫(kù)水-地基動(dòng)力相互作用的有橫縫拱壩非線性行為的分析方法，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算軟件GEHOMadrid。 4、將本文提出的有橫縫拱壩非線性地震反應(yīng)分析方法應(yīng)用于烏東德拱壩中，按照實(shí)際