软弱夹层对碾压混凝土重力坝的动力影响分析_张晓燕
碾压混凝土重力坝层间应力地震响应分析
碾压混凝土重力坝层间应力地震响应分析摘要：碾压混凝土重力坝的地震响应特点与破坏和碾压层的状态是紧密联系的。
以碾压层和本体混凝土力学之间的关系为依据，从横向观察相同类型的本构模型，使用宏观等效单元构建了在地震作用下受到影响的重力坝等效模型。
并利用这个模型对地震的影响做了整体的计算，把正常状态下的混凝土坝的坝体应力和各碾压层之间的应力相互比较。
通过研究结果可以看出，本篇文章中提到的等效单元方法能够具体的表现出在强震的作用下碾压层的特点对结构的动力响应特点影响非常大，与此同时，大大提高了计算的效率，节省了计算的时间和成本。
通过对碾压层等效厚度的全面观察，得出了软弱夹层厚度增大时，其对坝体层之间的影响最为显著。
关键词：层间应力；地震作用；碾压混凝土坝；动力响应当今社会，筑坝技术处于飞速发展中，碾压混凝土坝在建筑工程中也得到了广泛的使用，虽然研究人员正在加深对碾压混凝土坝的研究，但碾压混凝土坝体结构自身还是会有一些不足之处。
碾压混凝土坝是通过薄层浇筑碾压构成的，并从横向上看具有各向同性的特性。
因为筑坝混凝土用碾压取代了浇筑，这可能会造成碾压层面的闭合、滑动、张开等问题。
结合传统意义上的常态混凝土坝来看，碾压混凝土坝的动力反应要更加的复杂，它对抗震稳定性的研究起到了非常重要的作用。
一、地震对碾压混凝土重力坝的影响【1】对于重力坝来说，抗震薄弱部位有许多，在地震的影响下，坝踵、坝趾和坝体很容易受到破坏。
并且碾压混凝土重力坝和各碾压层之间存在的应力也会随之产生许多变化，碾压层之间会在薄弱面的影响下出现滑移和开裂。
通过使用有限元软件来对坝体应力进行计算的过程中，如果把层与层之间想象成是胶结的，那么就应该把各个碾压层当成一层块体单元来对网格进行分割，然后在每一个层面都设置层间单元，但是这也会造成单元节点相对增多，造成计算工作更加困难，计算机的内存不够用，使计算工作无法正常进行。
如果把相邻的多个层面的本体和软弱夹层单独进行整理，再统一计算，这样虽然能使网格的划分减少，但是结果上出现偏差是避免不了的。
基于ABAQUS的黏弹性人工边界在重力坝分析中的应用
基于ABAQUS的黏弹性人工边界在重力坝分析中的应用郝明辉;张艳红;陈厚群【摘要】无限地基的辐射阻尼效应是影响坝体地震反应的重要因素.本文采用黏弹性边界并在非线性有限元软件ABAQUS软件上成功实施,经与理论解的结果对比,具有较高的求解精度.文中以典型的Koyna重力坝地震反应分析为例,比较了黏弹性边界与传统的固定边界无质量地基的计算结果,特别是利用混凝土损伤模型对Koyna重力坝遭遇强震时震害现象进行了初步分析,得到了大坝下游折坡处与实际遭受的地震破坏现象和破坏程度基本一致的结果.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2012(010)002【总页数】7页(P120-126)【关键词】辐射阻尼;黏弹性边界;无质量地基;ABAQUS;重力坝【作者】郝明辉;张艳红;陈厚群【作者单位】中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京 100048;中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京 100048;中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心,北京 100048【正文语种】中文【中图分类】TV642.31 研究背景坝体-地基动力相互作用是影响结构地震反应重要因素之一，这种动态相互作用主要包括地基对结构体系动态特性的影响以及结构对地震动输入的影响，其中主要是地震波能量向远域地基的逸散。
所以，在坝与基岩地震动力相互作用分析中，正确实现地震动的输入和地基辐射阻尼的模拟是十分重要的。
采用数值离散方法分析地基基础时要处理地基无限域问题，在动力分析中目前得到广泛应用的主要有黏性边界、透射边界和黏弹性边界[1-3]等，其中黏弹性边界是在黏性边界的基础上再在人工边界上设置弹性元件，其克服了黏性边界的低频失稳问题，能够模拟远域地基的弹性恢复性能，具有良好的低频和高频稳定性，并且无需像透射边界那样增加大量的边界节点和单元，在实际工程中得到广泛的应用。
ABAQUS软件[4-5]已在大坝的动态非线性分析中得到了广泛的应用。
碾压混凝土重力坝抗震动力分析
振 型
２５ ６７ ． ８ ４． ５ ５ ２９
｛
０． ８ ３ ６６ Ｏ ２１ ． ９６
０ ６ ．１ ３ ７ ０． ９１ １ ０
１９ ６３ ． ０ ３． ４ ４ ５７ ４． ６ ８ ５３
８Ｏ ９Ｏ ． ０
０５ ４６ ． ２
７ 。地 震最 大水 平 动位 移为 ２ ． ｍｍ 。 １６
竖 向 动位 移 自上 游 面 向下 游 面逐 渐 减 小 ， 体 坝 上游侧 竖 向地 震 动 位 移 明显 大 于 下游 侧 （ 图 ８ 。 见 ） 最大 竖 向动位 移 均 出现 在 坝 顶 上 游 侧 ， 大 竖 向动 最 位移 为 ９ ５ ．ｍｍ， 坝顶 下游 竖 向动 位移 为 ４６ ｍ。详 ．ｍ
２ ２ 计算 模 型及 有 限元 网格 划 分 ．
主要水 工 建 筑 物 为 １级。场 址基 本 地 震 烈度 Ⅶ
度 ， ＤＬ ０ ３— ０ ０（ 工建 筑 物 抗 震设 计 规 范 》 按 ５７ ２０ （ 水 的 有关 规 定 ， 抗 震 设 防类 别 属 甲类 ， 防 类 别 应 其 设
摘 要： 采用有 限元动力法和分项系数极限状态设计的方法 ， 结合大朝山实际工程 ， 分析碾压混凝 土坝的动力响应及 抗震能力 ， 校
核 了大坝 的抗震安全性 ， 结果表 明， 大坝达到 了 Ｄ ５ ７ — ０ ０ 水工建筑物抗震设计规范》 Ｌ ０３ ２０ （ 规定 的可靠度 水平 。
关键词 ： 碾压砼坝 ； 重力坝 ； 抗震分析 ； 结构系数 ； 大朝山水电站 中图法分类号 ：Ｖ ４ ． ； Ｖ １ Ｔ ６２２Ｔ ３２ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号：０ ３— ８ ５ ２ １ 叭 －０２ ｏ １０ ９ ０ （０ ２） ０ ４一 ４
水利施工中碾压混凝土施工技术研究_1
水利施工中碾压混凝土施工技术研究发布时间：2021-01-27T13:56:45.973Z 来源：《建筑实践》2020年第30期作者：张晓春李志[导读] 水利施工是一项非常重要的工作，水利施工技术是水利施工过程中重要的组成部分，水利施工质量，直接影响水利工程建设质量，关系水利工程后期的使用寿命，甚至严重威胁广大人民群众的生命安全。
张晓春李志中国葛洲坝集团国际工程有限公司湖北省宜昌市 443000摘要：水利施工是一项非常重要的工作，水利施工技术是水利施工过程中重要的组成部分，水利施工质量，直接影响水利工程建设质量，关系水利工程后期的使用寿命，甚至严重威胁广大人民群众的生命安全。
所以，对水利施工的技术要点及质量控制关键进行讨论十分有必要，相关人员认识到水利施工的技术要点及质量控制的重要性，了解现阶段水利施工过程中存在的问题，并且积极采取措施，从根本上解决问题，确保水利施工质量。
鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对水利施工中碾压混凝土施工技术研究提出了一些建议，以供参考。
关键词：水利施工；碾压混凝土；施工技术研究引言碾压混凝土技术作为水利施工新型技术手段，在施工期间严格管理施工材料，在施工材料质量、模板施工、摊铺碾压、垫层成缝施工、灌浆施工、养护施工几方面控制技术要点，改善技术水平，有助于提高工程质量，有序完成施工。
1、碾压混凝土概述大坝是一种由黏性材料、沙子、分级控制的原料、水和添加剂组成的干贫水泥混凝土，通常用于大坝建设中，大坝农民使用的运输和建筑单元与水工堆叠在一起，并配备卡车运输工具、前装车层和卡车。
世界上第一个使用大量水坝的项目是巴基斯坦塔巴巴德的建筑和修复车间，1975年由美国s .陆军工程师。
该工程采用未经过滤的砂岩，再加上少量水泥和混凝土混凝土，受破坏部分振动。
42d空间中，35×104 m3混凝土浇筑，每天平均浇筑8333m3，每天高达18438m3，证明了水泥快速加工的巨大潜力。
软弱结构夹层的相关问题分析
软弱夹层抗剪强度的硬性关系。
表 ２ 含水率对软弱夹层抗剪 强度 的影 响
含水率 ∞（ ％）
１ Ｏ ． ８ ２ ３
改， 适 当的改变坝轴线的位置 以及方 向。 防， 不管是采用哪种方法进行 软弱 夹层 的处理 ， 这 种Hale Waihona Puke 施通 ｃ （ Ｍ Ｐ ＆ ）
０ ． Ｏ１ Ｏ ． ｏ （ ） ９
抗 剪强度值也随着不 断的增大， 模， 但是 强度 却很低 ， 容易产生变形 的机构 面， 然而， 不可否认 的 形 。随着碎 屑含量的不断增加，
。 是， 在水利水 电工程当 中， 基本上绝大 多数 的工程 的基础 或者是 如表 １
边坡 都埋着不 同程度 的软 弱夹层 ，软 弱夹层对于工程 的影响重
软弱结构面
岩 屑夹泥型
泥夹岩屑型
泥 型
０ － ３ ５ ～ ０ ． ２ ８
０ ． ２ ８ － ０ ． ２ ２
０ ． ２ ２ ～ ０ ． １ ８
２ ． ２ 软 弱夹 层 物理 性质 研 究
取 适 量 的软 土 夹 层 ， 对 这些软土 夹层进行试验 ， 试 验 的 内容
３ ． ２ 作用时间长短对摩擦系数的影响
夹 层的抗剪强度主要与下列几个因素有 关：
土颗粒的周边 会吸附水膜加厚 。使得颗粒之 间的连接密度 降低 ，
・
３ ｌ ３ ・
地勘 ・ 测绘
填 充物 因 为 吸 收 而 出现 膨 胀 ， 最 终 产 生 负压 ， 表 ２为含 水 量 对 于 定 。
建材 发展 导向 ２ ０ １ ４ 年 ７月
２ ． ３ 软 弱夹 层 力学 性质 研 究
在软如夹层 当中选择使用慢剪 所得 出的 ｔ ｇ ＜ 数据 比 试验类 型主要分为两 种： ①室 内试验 ； ② 室外试验 。 如果是进 通常情况下 ， 行室 内试验 的话需要选取源状 料或者是重 塑样做抗剪试 验。而 快剪 的要大。 如果是室外进 行试验 的， 一般 都是在平 垌 内进行 小型抗剪 ， 大型 ３ ． ３ 软 弱夹 层水 饱和作 用 对抗 剪强 度的影 响 抗剪的试验 。 对于粘土质 的软土夹层 来说 ，其抗剪 强度 并不是固定不变
软弱夹层引起围岩系统强度变化的试验研究
第 31 卷 2009 年第5期 5月岩土工程学报Chinese Journal of Geotechnical EngineeringVol.31 No.5 May 2009软弱夹层引起围岩系统强度变化的试验研究郭富利 ，张顶立 ，苏1 1洁 ，牛晓凯12(1.北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心，北京 100044，2.北京市市政工程研究院，北京 100037)摘要：堡镇隧道地质条件复杂，埋深大且地应力高，地下水丰富，岩体软弱破碎，隧道自稳能力差，存在顺层偏压。
围岩变形具有“变形速度快、变形量大且破坏严重、持续时间长”的基本特征，同时又表现出时间上和空间上不均匀、 不对称等诸多特性。
通过对隧道左线出口段围岩变形量测资料和掌子面地质素描的比较分析后发现，掌子面有软弱夹 层沿洞室径向分布时，其变形破坏程度较相邻段同类围岩严重得多，不同夹层厚度对围岩变形的影响程度也不同。
因 此，依据堡镇隧道开挖以来变形破坏程度最严重的高地应力炭质页岩段软弱夹层和围岩的典型组合结构，设计了不同 厚度软弱夹层的三轴试验方案，进行了含软弱夹层围岩的室内三轴试验研究和三轴力学性质测试，描述了软弱夹层厚 度为 2.5 cm 和围压为 4 MPa 时的全应力–应变曲线特征，探讨了系统强度变化规律，分析了围压和夹层厚度对系统强 度变化的作用机理及特点。
关键词：软弱夹层；高地应力；大变形机理；围岩稳定性；岩石试验 中图分类号：TU458 guofulil@。
文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2009)05–0720–07 作者简介：郭富利(1976– )，男，内蒙古丰镇人，博士研究生，主要从事岩石力学试验研究方面的工作。
E-mail:Change of strength of surrounding rock system induced by weak interlayerGUO Fu-li1, ZHANG Ding-li1, SU Jie1, NIU Xiao-kai2(1. Tunnel and Underground Engineering Research Center of Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Beijing Municipal Engineering Research Institute, Beijing 100037, China )Abstract: Baozhen tunnel is the only soft rock tunnel and the key project of Yichang-wanzhou Railway. The complex geological environments, such as high earth stress, deep-buried rock mass, rich groundwater, very weak and cracked rock masses and bias pressure along the rock seam, make the self-stability of the tunnel unfavorable. During construction, intense deformation and serious failure happened. Many serious failures happened due to large deformation, for example, roof subsidence, wall crushing, shotcrete flaking, s-shape twisted steel support, broken lining, floor upheaval, invert crazing and lots of cracks distributed everywhere. The monitoring data show that deformation is rapid with long duration, and at the same time, the deformation presents asymmetric and uneven features. For either sandy shale whose strength is higher or macker whose strength is lower, by comparing and analyzing the monitoring data of surrounding rock and the geologic sketch of work face, the weak interlayer is thought to be the key cause of induced intense deformation and serious failure. So according to the typical composite structure between weak interlayer and surrounding rock in the heaviest deforming section, the rock strength tests on surrounding rock contained weak interlayer are executed, the stress-strain complete procedure curves are described (the thickness of weak interlayer is 2.5 centimeters and confining pressure is 4 MPa), and their variation rules of system strength with both the confining pressure and the thickness of weak interlayer are analyzed. In addition, the mechanics and features, including the effect of both the confining pressure and the thickness of weak interlayer on strength, are studied. Key words: weak interlayer; high earth stress; mechanics of large deformation; surrounding rock stability; rock test0引言随着我国铁路事业的迅猛发展，修建山岭隧道的 技术比过去有了长足的进步，其长大、深埋的特点日 趋明显，而山区地质构造和岩性较为复杂，隧道、洞 室的开挖往往不得不穿越各种不良地质，软弱夹层就是其中之一。
软弱夹层对土-结构动力相互作用的影响分析
的有限元程序 Ａ Ｓ Ｓ进行桥墩结构一地基动力相 ＮＹ
互作用研 究 ，对 比分 析 了软弱夹层 对 土一 结 构动力
相 互作用 特性 的影 响 。 １ 有限元计 算模 型建 立
增加而相应增加 ，其塑性行 为被假定为理想 弹塑 性。 该材料可考虑 由于屈服而引起的体积膨胀 ， 但不
考虑 温度变化 的影 响 。 Ｄ Ｐ材料 的材 料 常数 包 括黏 聚力 Ｃ 内摩 擦角 、
摘要： 针对某一桥墩与地基土层相互作用， 采用通用有限元程序 Ａ Ｓ Ｓ 进行 了 ＮＹ ， 二维动力 有限元数值模拟计算 ，计算中均匀地基土体的本构模型采用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 程序里的 Ｄｕｋｒ ｒ ｅ ｒｃｅ Ｐａ ｒ ． ｇ 模型 ， 通过 Ｅ Ｃ ｎ ｏ Ｉ ｅｔ 地震波输入 ， ｒ 对比分析 了考虑软弱夹层对土一结构动力相互作用特性的
１３ 阻 尼 ．
径为 ２ｍ 采用钻孔灌注桩基础 ， 根桩长 ２ ． ． ３ ４ ５ｍ， 截面直径为 １ｍ 桥梁上部结构简化成等效质量直 ． 接作用在桥墩上。墩柱和桩体采用 ｂａ ３ ｅｍ 梁单元模 拟， 承台和土体采用 ｐ ｎ４ 平面四节点单元模拟 ， ｌ ｅ２ ａ 等效质量采用集中质量单元 ｍ ｓ １ ａｓ 模拟 ， ２ 其质量为 ８１３ １ ｇ 桥墩及其基础均采用 Ｃ ０ 考虑钢筋 ．６ × ０ｋ． ３，
混凝土 ， 将参数适 当放大 ， 即弹性 模量 为 ３ ５ ０ ａ ． ×１加Ｐ ， 泊 松 比为 ０ １６７ 密 度为 ３ １ ０ ｋ ／ 二维计 ． ６ ， ． ×１ ｇ ｍ ， 算模 型见 图 １ 。
在 Ａ Ｓ Ｓ中提供 了材料 阻尼 的输 入方 法 ， 以 ＮＹ 可 针 对 每一材料 输入相 应 的阻尼 ，即将 口阻尼 （ 质量
软弱夹层土对软土地基地震效应的影响分析
软弱夹层土对软土地基地震效应的影响分析本文为了得到软弱夹层土的深度与埋深对于地表的震动参数的作用，基于天津某工程的一场地为研究对象，通过软夹层的厚度与埋深对于软土地层的地震效应的影响进行了详尽的分析。
其中采取了一系列的变量处理：将软弱夹层的厚度从2m增加到10m，分为5个剖面；软弱夹层的厚度从2m变化到62m，形成了16个剖面；然后选用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动，最后使用SHAKE9程序对不同的峰值加速水平、各个剖面以及输入地震波进行地震的反应测试。
标签：软弱夹层；输入地震动；软土场地；加速度放大系数软弱夹层土对于地震地面的运动有着重要的影响作用。
特别是在沿海地区与江河的下游地区存在着厚度较大的软弱土沉积层，而且由于形成的时间与类型不同，从而导致了不同的动力学特征。
近年来许多的工程地震研究者在很多的方面进行了关于软弱土夹层的厚度与深度对于地表地震动的影响。
本文就以某工程为例，通过实验构造不同的剖面，对比研究各因素对于结果的影响。
1 软弱土定义与特性广义的软弱土指具有高压缩性的土质，一般包括淤泥、部分冲填土、淤泥质土、杂填土等，而由以上软弱土构成的地基就是软弱土地基。
软弱土所具有的特殊的工程力学性质是由于其自身的特殊物理性质决定的。
软土特殊的物理及工程性质主要的体现在：天然孔隙比大、抗剪强度低、天然含水量高、压缩系数高、渗透系数小。
如果这种土在受到较大的外在压力作用时就会产生巨大的不均匀的形变，而且具有较长的变形稳定时间。
2 场地条件与输入地震动的特性选用天津某一覆盖层达到100m的场地进行分析，将3条地震波的峰值设定为0.35m/s2，0.70 m/s2，与0.98 m/s2，条件简称为T1,T2,T3;E1,E2,E3;N1,N2,N3。
使用Taft、Elcentro和Northridg作为地震记录的输入地震动。
3 软弱夹层对场地地震放大效应的影晌试验中选用软粘土作为软夹层土，剪切波速与重度分别为100m/s，19.3KN/m3，然后通过构造不同的剖面来研究地震的效应受到哪些因素的影响。
浅析扬压力对混凝土重力坝设计的影响(1)(1)
昆明理工大学高等教育自学考试学分互认课程考试毕业设计（论文）题目：浅析扬压力对混凝土重力坝设计的影响助学中心：云南城市建设职业学院专业：工程管理年级： 2016级学生姓名：张恒宇考号： 012717103226指导老师：漆明毅日期：2018.10.18原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业论文（设计），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中以注明引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作评成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，拘役在中文已明确方式注明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名：论文写作本人手写签字日期： 2018 年 11月 13 日昆明理工大学自学考试学分互认课程考试毕业设计（论文）任务书云南城市建设职业学院助学中心工程管理专业 2016年级学生姓名：张恒宇考号 012717103226毕业设计（论文）题目：浅析扬压力对混凝土重力坝设计的影响毕业设计（论文）内容：设计过程中，主动研究相关课题文献资料，查找已有研究成果作为论文写作的重要理论依据。
主动结合实际工程案例来分析混凝土重力坝中扬压力存在的影响严重程度。
与老师和同学保持学术交流与合作，认真总结自身所学专业知识，灵活应用到工程实践中，合理思考扬压力的产生原因和相应的设计应对策略。
课题的具体任务。
①梳理专业知识，掌握混凝土重力坝的概念、特征、设计原则重点；②查阅文献，掌握扬压力的产生和增高原因、计算方法及应对策略，掌握扬压力对混凝土重力坝的安全性能影响；③研究案例，巩固理论所学分析实际问题。
专题（子课题）题目：专题（子课题）内容：毕业设计（论文）指导教师（签字）：答辩委员会组长（签字）：年月日目录摘要 (Ⅰ)前言 (Ⅱ)第一章绪论1.1 选题的背景 (10)1.2 论文研究的思路与方法 (10)1.3研究的目的与意义 (10)1.4国内外研究现状 (11)第二章混凝土重力坝设计的理论要点2.1 混凝土重力坝工作原理及特点 (14)2.2 混凝土重力坝设计内容及重点 (14)第三章混凝土重力坝设计的应力分析3.1混凝土重力坝应力分析的目的方法 (18)3.2用材料力学法计算坝体边缘应力 (18)第四章混泥土混凝土重力坝的扬压力成因4.1 温度因素 (22)4.2 坝基地质条件 (22)4.3 坝体结构 (22)4.3 基础防渗帷幕及固结灌浆 (22)4.3 坝基排水 (23)第五章典型案例分析5.1 坝体基本情况 (24)5.2 有限元分析 (24)第六章混凝土重力坝设计降低扬压力的可行措施6.1 材料选取 (27)6.2 混凝土重力坝的坝址设计方面 (27)6.3 温度的控制 (27)6.4 混凝土重力坝缝隙的设置 (27)第七章结论致谢 (29)参考文献 (30)摘要混凝土重力坝是混凝土等材料修筑而成的挡水建筑物。
软弱夹层对预应力管桩承载力影响的研究
６ 桩基 质量 问题 分析 及判 定
在较大 的试验荷载作用下产 生极 大沉降 ， 达到 规范规 并 定 的终止试验 的条件 。如 ２ ７ 桩在 １８ ０ｋ ０ Ｎ作 用下 的沉 降
５ 穿越 夹层后 桩 基静荷 载 实验 ９一 Ｓ曲线
由于探测点位数 量较少 ， 力层 表面起 伏较 大 ， 持 且持 力 层可能含有软 夹层 ， 这就使 得 本 工程 打桩 存 在较 大 的盲 目 性 。因此 ， 桩侧增加测 点后探测 到 ２ ７ 桩下 确有 ０ ５ｍ厚 淤 ． 泥质夹层 ， 故采用 穿越夹 层 ， 将夹层 下砾 石作 为持 力层 的方
［ 定稿 日期］０ １ Ｏ —１ ２１ 一 １ ３ ［ 作者简介 ］ 童伟 伟， ， 男 工学硕 士， 助教 ， 究方 向： 研 建筑
设计与施工。
四川建筑
第３ ２卷 １期
２ １ ．２ ０ ２０
８ ３蛹 都属 于源自种情 况。出现此种现象的原因可能有两个 。 （ ） 桩在试验过程 中被 压坏 。这 种现象 可通过 “ １试 基桩
关规定本工程静载荷试验 采用 堆载平 台反力装置 ， 按慢 速维
持荷载法进行试验 ， 单桩竖 向极 限承载 力值取设计 值 的 ２倍
即２ｏｏｋ ｏ Ｎ。
图２ ７ ２ 工程桩 穿越 夹层后 Ｑ—ｓ曲线
４ 存 在 软 弱夹层 的 桩基 静荷 载 实验 ｐ—Ｓ曲线
选择 ２ ７ 桩进 行试 压。２ ７ 试桩 在 １ ０ Ｎ Ｏｋ 的荷 载作 用 ４
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文章编号:1007 2284(2008)08 0094 04软弱夹层对碾压混凝土重力坝的动力影响分析张晓燕,任旭华,邵 勇(上海市水务工程设计研究院有限公司,上海200063)摘 要:针对含有软弱夹层的复杂地质条件下的碾压混凝土重力坝的抗震问题,采用反应谱法计算在地震作用下大坝结构的动力响应。
并与不考虑软弱夹层的模型的动力计算结果进行对比分析,结果表明,没有模拟夹泥层的动位移和动应力值比模拟了夹泥层的小了约24%~48%,从而量化地基中软弱夹层对大坝动力的具体影响,软弱夹层对大坝的动位移和动应力均有不利影响,需要进行工程处理。
关键词:软弱夹层;碾压混凝土;重力坝;反应谱;地震作用中图分类号:T V312 文献标识码:AA Dynamic Impact Analysis of Weak Interlayer on the RCC DamsZHANG Xiao yan,REN Xu hua,SHAO Yong(Shang hai Water Eng ineering Design and Research Institute CO.L T D.,Shanghai200063,China)Abstract:against the earthquake r esist ance o f the RRC g rav ity dams under co mplex g eo lo gical co nditions containing weak interlayers, this paper uses the r esponse spect rum method to deal with the dam's dynamic r esponse under the ear paring t he ca lculat ed results w ith the model witho ut co nsidering weak interlayers show s that both displacement and st ress o f the model w ithout contai ning weak interlayer s ar e24%~48%less than the mo del containing w eak inter lay ers,so the impact of weak interlayers on t he earth quake resistance o f the dam can be quantif ied.Weak inter lay ers have a bad im pact o n both displacement and stress o f the dam,so pr o ject repairment is needed.Key words:w eak interlayer;ro ller compacted co ncrete(RCC);g rav ity dam;respo nse spect rum;earthquake action我国地震活动分布范围较广,且地震震源较浅,因而地震破坏力较大[1]。
西南地区水力资源丰富,水利工程很多,而这些地区正是高烈度地震频发地区,特别是发生在深山峡谷中的强烈地震对水利工程的危害极大,它不仅能摧毁水工建筑物,还可能引发一系列山地灾害,直接或间接威胁工程的建设和运行。
同时随着水电事业的发展,水利资源的不断开发利用,坝址的地形地质条件也越来越复杂,大坝在复杂地质条件下的抗震分析也就显得更为突出。
因为地震的不确定性,地震晃动因地基特性不同而有很大差别[2],需要准确模拟地基模型,准确选取地基物理力学参数,本文把准确模拟地基中软弱夹层的模型与不考虑地基中软弱夹层的模型进行动力比较分析,从而量化地基中软弱夹层对大坝动力的具体影响,给读者一个清晰的认识。
目前抗震安全分析方法有拟静力法和动力法。
拟静力法收稿日期:2008 03 12作者简介:张晓燕(1984 ),女,硕士,从事水工结构工程研究。
是将重力作用、设计地震加速度与重力加速度比值、给定的动态分布系数三者乘积作为设计地震力的静力分析方法[3],拟静力法无法考虑地震中的时间因素,地震持续时间,以及建筑物的自振频率等等[4],故拟静力法的抗震计算难以完全反映结构的动态地震作用效应及其地震破坏机理。
动力法包括反应谱分析法和时程分析法,时程分析法是由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行积分,求得整个时间历程内结构地震作用效应的方法[3]。
该方法需要设计的建筑物地址具备实测的地震加速度时程曲线,或是有附近地震台站的记录推算的设计地震加速度时程曲线[1]。
然而各处的地震加速度时程曲线不相同,即使在同一地点,各次的地震加速度时程曲线也不相同,而且这需要大量的资料整理和计算工作。
反应谱的概念由Ho usner(1941)和Biot(1940)提出,它通过理想简化的单质点体系的最大地震反应来描述地震动的特性,因而在世界范围内得到认可,而且,随着强度观测技术与数值计算技术的发展,应用反应谱理论进行抗震设计计算得到的建筑物的地震反应与实际观测的地震反应相差较小[5]。
因此本文采用振型分解反94中国农村水利水电 2008年第8期应谱法,对大坝进行动力分析。
1 计算分析方法1.1 基本原理公式地震作用下水工建筑物的动力反应是一个建筑物、水体和地基三种介质的运动通过它们之间的界面发生耦合的相互作用问题[6]。
故本文采用无质量地基模型[7],以地基底部均匀输入的近似方式考虑结构与地基间的动力相互作用和地震动的输入。
库水可压缩性影响并非如特定条件下理论分析结果那样严重,因此在混凝土坝的动力分析中,计算坝体和库水的动力相互作用产生的动水压力时,可以忽略库水的可压缩性而以坝面附加质量的形式计入[3]。
于是坝-水相互作用的地震动力平衡方程式[1]可写为:([M]+[M P]){u}(t)+[C]{ u(t)}+[K]{u(t)}=-([M]+[M p])[G]{u g(t)}(1)式中:[M]为整体集中质量矩阵;[M P]为动水压力的附加质量矩阵;[C]为整体阻尼矩阵;[K]为整体劲度矩阵;{u(t)},{ u (t)},{u(t)}分别为加速度、速度和位移向量矩阵;{u g(t)}为地震地面加速度向量;[G]为转换矩阵。
1.2 反应谱输入及地震作用效应组合反应谱,就是单质点结构体系在地震作用下的最大反应(如位移、速度、加速度)与结构自振周期之间的函数关系[8]。
本文采用!水工建筑物抗震设计规范∀(DL5073 2000)建议的一个标准化的设计加速度反应谱。
这个反应谱不是地震作用下的真实反应,而是在一定设防标准下可能产生的地震反应。
这个反应谱只适用于阻尼比 = 0.05。
[1]各阶振型的地震作用效应采用平方和开方(SRSS)方式[3]来进行组合,水平顺河向和水平垂直河流向的地震作用以及竖向地震作用效应的组合亦采用SRSS组合方式。
2 工程实例永定桥水库位于大渡河左岸支流流沙河上游,永定桥坝址位于飞水沟口下游较狭窄的#U∃型峡谷河段,地基内有若干软弱夹层和一条断层,地质条件较复杂。
坝型为碾压混凝土重力坝,坝顶高程1547.00m,最大坝高124.50m,坝顶宽7m,水库正常蓄水位1543.00m,校核洪水位1393万m3;死水位1505.00m。
2.1 计算方案与模型本文考虑双向水平地震和竖直向地震三个方向的共同作用。
坝体从左岸到右岸共分为7个坝段,各坝段之间设横缝,三维坐标系以横河向为X轴,从左岸指向右岸为正;以顺河向为Y轴,指向下游为正;以竖直向为Z轴,向上为正。
准确模拟地基中3条泥化夹层和1条断层的模型(以下称模型1),用8节点六面体单元剖分坝段,10节点四面体单元剖分坝基,三维计算区域共剖分115125个常规单元,542个质量单元,节点总数为161904个。
三维整体模型计算网格见图1,从上游往下游看去,最大坝高与地基的剖面图见图2。
图1 模型1有限元网格图图2 最大坝高及其地基的剖面图同时做一个不考虑地基中软弱夹层的模型(称模型2)进行结果对比分析,模拟时,技术上将上述模型中的夹泥层材料置换为所在地基处的材料% 1(其材料参数见表1),其他在网格剖分上与考虑夹泥层的模型基本相同。
2.2 计算参数地震设计烈度为8级,水平向设计地震加速度代表值a h= 201cm/s2,竖向地震加速度代表值a v=2a h/3,场地设计反应谱特征周期T g=0.4s。
作抗震计算时的上游水位采用正常蓄水位。
按规范[7]规定,混凝土的动态抗压强度和动态弹性模量的标准值可在静力基础上提高30%,混凝土动态抗拉强度的标准值可取为动态抗压强度标准值的10%。
模型1选取的典型材料的物理力学参数列于表1,模型2仅将泥化夹层的材料参数置换为% 1的材料参数。
表1 主要物理力学参数材 料密度/(kgm-3)动弹性模量/GPa泊松比抗剪断参数f&C&M Pa 混凝土C20240032.50.167--混凝土C15240028.60.167--与泥化夹层相邻的% 1-11.70.230 1.000.90断层-0.650.3500.510.04泥化夹层-0.0260.3000.460.03 2.3 计算结果与分析2.3.1 地震动位移响应在双向水平地震和竖向地震共同作用下,模型1计算结果为,y 向的最大位移为3.21cm,发生在4号坝段的顶部。
x 向的最大位移为1.32cm,发生在3号坝段坝顶。
z 向的最大位移为1.08cm,发生在4号坝段的顶部。
位移矢量合成,最大为3.41cm,发生在4号坝段的顶部。
模型2结果,y 向的最大位移为1.84cm,发生在4号坝段的顶部。
x 向的最大位移为0.67cm,发生在3号坝段坝顶。
z 向的最大位移为0.61cm,发生在4号坝段的顶部。
位移矢量合成,最大为1.97cm,发生在4号坝段的顶部。
两者相比,最大位移的发生位置基本相同,均在河床坝段的坝顶,符合材料力学中悬臂梁的变形特点。
在坝体的相同部位,模型2的计算结果比模型1的计算结果小了约25%~45%,分别取两个模型同一剖面处4#坝段中部的横截面作位移比较分析,等值线图见图3。
图3 典型断面的动位移等值线图(单位:m )从图3中可以看出,在两个模型相同位置的典型断面处,最大位移的发生位置相同,均发生在坝顶,且模型2的位移值比模型1小了约45%。
2.3.2 地震动应力响应总体看,两个模型的高拉应力区均分布在坝踵,上游折坡面及下游面中上部等部位,分布规律基本相同。
模型1的高应力区分布还与夹泥层的位置有关,坝体离夹泥层近的部位动拉应力相对较大。