文档介绍：浅析拱坝动力反应中的水动力影响
【摘要】根据当今的水库抗震设计的规定,在对大坝进行设计时,大坝的混泥土动态弹性模量应该在静态弹性模量的基础上增加30%,但是对岩体的动态弹性并没有任何规定。根据最新的国内外对这方面的研究成果,大坝混泥土动态弹性的模量应该在原来静态弹性模量上增加30%的基础上再增加到50%,岩体动态模量则应该变成静态变形模量。本文针对混泥土弹性以及有限元非线性动接触模型,对拱坝动力反应进行了有效的研究,首先先对本次研究的研究背景进行了相关的介绍;其次再对拱坝动力反应的计算模型做了详细的说明,其中包括横缝动接触模型以及水库压力模型;最后对不同水库的动压力模型进行了有效的分析总结。
【关键词】:拱坝动力反应;水动力;影响

在对拱坝的施工过程中,传统的施工方法一般都是用结构横缝把坝体直接分成圆柱形状的浇筑块,这样做主要是为了提高坝体的整体硬度和抗压度,在对横缝进行浇灌的时候,横缝中设有键槽。而横缝两侧的动接触行为对拱坝动力的性态影响已经成为当今相关专家学者研究的主要对象,很多人在对横缝两侧的动接触行为对拱坝动力进行有效的模拟计算,从而找到影响的原因。本文在ABAQUS的基础上,针对横缝键槽两侧的影响进行了有效的研究,分别构建了拱坝横缝不同结构面的模型,并且对地震荷载下键槽结构对控制横缝的大小做了分析,找出如何提高拱坝整体结构的方式。与此同时根据计算结果,找出不同水库压力模型进行了有效的分析[1]。

大坝混凝土的动态弹性模量是直接影响拱坝动力特征和动力反应的重要数据,结合各种工程进行的大坝全级配混凝土动态性能试验的结果显示,加载速率对混凝土弹性模量的影响完全没有对混凝土强度的影响明显,这点小小的影响完全可以忽略不计。目前水工抗震的规范中有明文规定——混凝土瞬间模量和持续性的模量之间的差异在静态弹性模量的基础上应该要增加30%,这直接可以体现出混凝土瞬间模量和持续性模量之间的差别,而不是加载性速率的比较。根据国内外的研究表明,持续性模量大概是瞬间性模量的60%左右,也就是说,瞬间性模量大概是持续性模量的140%,所以,目前实行的抗震规范中动态模量是弹性模量的取值应该适合研究结果相背离的,并且存在明显的偏低。
拱坝下面的基岩硬度是直接影响大坝动力特性和动力反应的主要原因。假如在没有质量地基的前提下,岩体的动态变形模量是直接反应基岩影响的原因并且是主要的表现参数。美国对这方面的研究比较透彻,根据美国联邦衡性以及不连续性的原因,加载的速率对岩体变形模量的影响可以直接不考虑,但是动态变形模量可以近似取静态模量的值。
中国的水利电科学研究学院作为中国主要的研究这方面的单位,最新修订了水工抗震的规范规定,,岩体动态变形模量直接取值为静态变形模量。由于这一个新的规范的变化,则需要对重力坝和拱坝动力进行重新的模拟计算研究,并且要通过研究计算出其影响。对不同的重力坝和拱坝从大坝的自振特点、动位移、动应力等等特点进行有效的分析和研究,分析结果显示,坝体动态弹性模量提高率直接从增加30%到50%,对重力坝的动力影响以及地震反应的影响非常的小,岩体变形模量对拱坝设计的影响也是非常小的。