拱坝横缝配筋动力响应的模型试验和计算分析

配置横向跨缝钢筋后,拱坝在动力荷载下的非线性响应是高拱坝领域的一个重要课题。该文在采用脆性材料制作的带横缝配筋拱坝模型的基础上,通过振动台模型试验研究了带横缝拱坝在谐波和地震波作用下的动力响应,并运用改进的拱坝非线性分析有限元程序ADAP-88(增加配筋数值模型)进行计算比较。试验结果验证了横向配筋数值分析模型的正确性,揭示出带横缝拱坝在地震荷载作用下的一些反应规律,包括配置跨缝钢筋可明显减小强震作用下横缝的张开度,防止止水遭到破坏,并明显提高拱坝的整体性。     

带横缝预应力拱坝振动台模型试验与计算分析

为了探究施加预应力对带横缝拱坝抗震性能的影响,进行了振动台模型试验.试验模型采用新疆石门子拱坝的三心圆体型及特定刚性地基的方案(用型钢支架实现),研究了带横缝拱坝在动荷载作用下的反应规律.试验和计算结果表明,在施加预应力之后,不仅在一定程度上减小了横缝在强震荷载下的张开度,也在一定程度上提高了非整体拱坝结构的自振频率.与试验结果对比表明,计算预应力拱坝的简化数值模型基本上可以反映出拱坝在动力荷载作用下预应力钢丝或钢索对坝体动力反应的约束作用.     

强震区高拱坝横缝配筋抗震措施

为了增强拱坝在强地震作用下的整体性,可采取横缝配筋抗震措施,但这方面的研究还很不完善。该文基于钢筋与周围混凝土的粘结滑移特性,提出了考虑钢筋滑移的拱坝横缝配筋动力非线性分析模型,并加入到程序ADAP-88中。作为工程应用,对292m高的小湾拱坝的横缝配筋问题进行了详细研究,结果表明,在合理配筋时,横缝开度减小,拱向作用增强;钢筋不屈服,钢筋滑移不大;钢筋最大粘结长度约为25倍钢筋直径。因此,为了节约钢筋,拱坝横缝配筋可以考虑按插筋方案布置。     

考虑横缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用黏弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明:横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

带横缝拱坝的抗震可靠度计算

对带横缝拱坝的抗震可靠度进行了研究，将坝体的最大主拉应力作为结构的效应，结构的抗力取为坝体材料的极限抗拉强度，对不同地震烈度下，无缝线弹性整体拱坝和带横缝的非线性拱坝的可靠度进行了分析计算和比较，将所得成果同基于使用极限状态的可靠度结果进行了比较，得到一些有益的结论。     

分缝拱坝模型动力试验研究和分析

采用小结构模型试验方法研究了带有横缝拱坝的动力特性和动力响应。试验模拟了拱坝的无缝、局部有缝和全缝三种不同的构造,分析了探讨了关于分缝拱坝的动力性态的变化规律,并用相应的线性和非线性有限元法进行了计算比较,取得了基本一致的变化规律,对强震激励下的横缝破坏机理作了分析讨论。     

横缝间隙对拱坝应力状态的影响分析

考虑拱坝分期施工过程,采用常刚度加速迭代算法研究了横缝间隙对小湾拱坝应力状态的影响．对灌浆后横缝没有间隙和存在0．5mm的间隙两种情况进行的对比计算和分析结果表明,横缝间隙的存在对坝体应力分布规律的影响不大,但对应力的大小有较大影响,即坝体上游面拉应力大小和拱冠梁底部拉应力范围均有明显增大．     

考虑橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。本文结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用粘弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明：横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

灌浆横缝在砌石拱坝中的应用

砌石拱坝坝体采用灌浆横缝，防渗面板设宽缝，避免坝体预留宽缝而造成的施工困难.低气温期间坝体横缝进行接缝灌浆，防渗面板进行宽缝膨胀混凝土回填，使拱坝封拱质量有了保证，确保了拱坝结构的整体受力，大坝获得良好防渗效果.     

含横缝碾压混凝土拱坝的变形和应力重分布

研究含横缝碾压混凝土拱坝工作状态。含横缝碾压混凝土拱坝未灌浆前若出现洪水强迫蓄水，横缝或诱导缝在施工末期（汛前）灌浆，由于蓄水后坝体进一步降温重新拉开灌浆缝都会破坏拱坝整体性。当缝宽不大时（＜０．５ｍｍ），在水压自重作用下梁向变位加大，可将部分拱重新压紧，形成应力重新分布。作者用体积向量提高简化计算中缝的变形场精度。坝踵水平裂缝出现后，拱作用逐渐加大，梁向大变位和接触形成新拱可使水平裂缝停止扩展。     

拱坝地震响应的动力控制研究

首次运用脉冲控制原理对一混凝土典型拱坝的地震响应进行了分析,建立和推导了有关数学模型,讨论并给出了基于位移控制、速度控制和加速度控制时,脉冲控制力的表达形式,设计了相应的控制算法。在时域内根据位移控制准则对典型拱坝在松潘地震波作用下的地震响应进行了分析,给出了拱坝关键部位的计算结果,并与未加控制的情况相比较,通过综合分析,对拱坝的动力控制进行探讨,得到了一些有益的看法。     

分缝拱坝抗震可靠度的简化计算

对分缝拱坝的抗震可靠度的简化计算进行了研究，将拱坝横缝的变形能力考虑为其极限状态，失效的控制变量选用响应最大的接缝的极限变形。结构的效应用地面峰加速度变量来描述，通过缝的最大变形与峰加速度的关系来建立效应与峰加速度之间的关系，从而把一个多维问题简化为几个一维问题，便于工程实际应用。     

含灌浆横缝碾压混凝土拱坝仿真应力和双轴强度判别

由于施工过程逐层浇注混凝土，自重和温度荷载同时加载，都存在徐变效应。作者提 供了累计温度和自重的徐变应力计算方法和程序，结合碾压混凝土（ＲＣＣ）拱坝工程提供了施工 期仿真应力特点。用简化弹性应力计算施工末期坝体温度下降到运行期坝体稳定变温场受河 床及两岸基础和自身相对变形的约束应力，并和水压应力叠加取得运行期碾压混凝土拱坝仿 真应力，施工期和运行期仿真应力形成最终组合应力。文中提供的混凝土双轴强度判别为应用 仿真应力进行设计提供了条件，仿真计算为碾压混凝土拱坝设计和工程实践提供了可靠依据。     

砂土边坡地震动力响应离心模型试验

为研究砂土边坡的地震响应规律,采用El Centro波作为地震输入,在50倍重力加速度条件下进行边坡的动力离心模型试验。试验在土工离心机及专用振动台上实施,利用加速度传感器记录模型不同位置地震响应的加速度时程并进行频谱分析。结果表明:最大响应发生于坡顶,该处地震波反应谱放大系数最大值为4.78。地震波反应谱不同频率成分放大效果不同,与5.7~6.7 Hz的频率成分相应的反应谱放大最大。边坡自下而上存在地震响应放大现象,边坡上部响应大于底部,靠近边坡斜面的响应大于内部。     

砂土边坡地震动力响应离心模型试验

为研究砂土边坡的地震响应规律,采用El Centro波作为地震输入,在50倍重力加速度条件下进行了边坡的动力离心模型试验。试验在土工离心机及专用振动台上实施,利用加速度传感器记录了模型不同位置地震响应的加速度时程并进行了频谱分析。结果表明最大响应发生于坡顶,该处地震波反应谱放大系数最大值为4.78。地震波反应谱不同频率成分放大效果不同,与5.7-6.7Hz的频率成分相应的反应谱放大最大。边坡自下而上存在地震响应放大现象,边坡上部响应大于底部,靠近边坡斜面的响应大于内部。     

强夯作用下边坡动力响应模型试验和数值模拟

针对坡顶强夯动力作用下边坡地基加固机理问题,开展了室内模型试验和数值模拟研究。在试验中控制锤重和落距,分组测试在强夯过程中天然边坡的变形特性和动力响应特性,结合夯击塑性区概念解释强夯过程中的加速度变化机理,并结合数值模拟对试验结果进行进一步讨论。结果表明：夯击落点中心形成椭圆形有效加固区域,夯击对土体振动的有效影响半径小于3倍锤径;夯沉量与加速度值在最初3次夯击后趋于稳定;在相同强夯能级下,锤重对夯击点夯沉量的影响较落距更为显著,即“重锤低落”优于“轻锤高落”;坡顶夯击主要影响坡顶安全性,造成坡顶和坡中的水平位移显著增加,对坡脚影响较小。研究成果可为边坡地基加固方案设计及施工工艺控制提供参考依据。     

横撑数量对钢箱提篮拱桥动力响应的影响分析

以一座实桥为工程背景,建立有限元模型进行自振频率及时程分析,研究横撑数量对钢箱提篮拱桥动力响应的影响。对计算结果进行对比分析得出:通过自振频率的分析,发现随着横撑数量的增加,实桥的面外刚度(横桥向刚度)有明显增大,同时面内刚度有微弱减小;经时程分析,减小地震响应的主要目标是控制此桥的横桥向位移,而采用7根横撑或是9根横撑将会非常明显地减小横桥向位移。     

双曲拱坝的地震破坏模型试验

阐述了一座双曲拱坝地震破坏模型试验的结果。对地震荷载作用下坝的薄弱部位以及影响坝抗震特性的各种因素，诸如坝身中的孔洞等影响进行了讨论。在拱坝的地震破坏过程、最终形态等方面取得了有益的数据和结果，为工程设计提供了一定参考依据。     

高速列车横风气动力数值计算研究

采用雷诺平均的方法对高速列车横风稳定性进行了数值模拟,重点研究了列车在侧偏角为8.77°下的横风特性。研究对象为高速列车的风洞缩比模型,将数值计算结果与实验值进行了对比。鉴于当前各类软件针对复杂列车车体横风稳定性的计算仍然不成熟,首先进行了三类商用软件的数值计算比较,分析了不同软件计算结果的精度差异。针对复杂列车外形的网格划分也是数值计算中的重要组成部分,针对两套列车网格进行了分析,研究了网格对计算精度的影响。在与实验值拟合最好结果的基础上,还着重研究了列车在横风作用下的气动特性。背风侧上下侧面拐角位置的流动分离是横风效应的最明显特征,由于流动分离而产生的涡系沿着列车背风侧向下游延伸,并且其强度也不断增强。本文还从气动力角度对横风特性展开了研究。横风条件下列车气动力与无横风相比有较大差异,对列车不同部位的气动力及其组成等进行了分析。     

分缝拱坝的地震响应分析

采用非线性有限元法研究了带有横缝的拱坝在Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ波地震作用下的响应。研究中认为坝体混凝土是线弹性体，对于横缝模拟了其连续，张开，闭合，相对滑移以及初始压力等多种受力状态。用有限元和半无限元相结合求解拱坝与库水的动力相互作用问题，算例给出了拱坝关键部位的应力和位移响应，考虑了不同水位，初始压力，抗拉强度等因素的影响，并与相应的线弹性情况的结果进行比较，最后通过综合分析对带有横缝拱坝的地震响