混凝土重力坝裂缝成因与强震安全分析

发布时间：2018-06-22 14:08

  本文选题：混凝土重力坝 + 裂缝成因　； 参考：《哈尔滨工业大学》2015年博士论文

【摘要】：20世纪60-70年代,我国陆续修建了较多混凝土重力坝,且大部分位于地震带与强震多发区。混凝土结构劣化、设计缺陷、施工质量失控、超负荷服役、地震影响等原因导致这些重力坝的安全性逐年降低,特别是难以承受强震作用。过去,虽然国内外对混凝土重力坝抗震问题进行了深入研究。然而,对于长期服役后具有较大控制性裂缝的混凝土重力坝运行状态与强震可靠度分析研究尚不多见。鉴于此,本文以某水库混凝土重力坝为研究对象,着眼于从大坝现场实测监测分析、大坝裂缝成因分析、大坝强震动力特性、大坝强震可靠度分析等方面研究混凝土重力坝运行状态与强震可靠度,注重于混凝土重力坝的裂缝现状与成因分析,致力于为我国大型混凝土重力坝裂缝成因与强震可靠度评估探索出一套科学合理的技术方法。本文主要研究工作与取得的若干认识如下:首先,针对裂缝比较突出的闸墩、坝体迎水面和边墩背水面,进行坝体混凝土与钢筋现场试验和室内试验检测,定量确定坝体混凝土和钢筋的强度特征,并为大坝裂缝现状与裂缝成因分析、强震动力特性分析、可靠度评估等提供必要的试验实测依据与计算参数。然后,通过对大坝现场实测,观察了闸墩裂缝当前的宏观特征和空间分布规律,并结合裂缝特征和分布等历史实测记录,获得了对闸墩裂缝成因发展及其影响因素的若干重要认识。接着,针对关注大坝强震安全问题,采用势流体模拟库水、弥散裂缝模型模拟裂缝产生-拓展、流-固动力耦合分析数值方法,建立坝体-库水-基岩地震相互作用分析三维动力有限元数值模型,分析了大坝强震动力特性。最后,针对混凝土重力坝当初设计状态(建成运行初期)、当前裂缝状态两种条件,基于可靠度分析理论,借助于先进有限元程序OpenSees,进行大坝强震时不变与时变可靠度分析。
[Abstract]:In the 1960s and 1970s, more concrete gravity dams were built in China, and most of them were located in seismic zones and strong earthquake prone areas. The deterioration of concrete structures, design defects, runaway construction quality, overloading and service, earthquake impact and other reasons lead to the safety of these gravity dams decreased year by year, especially difficult to withstand strong earthquake action. In the past, although the seismic problem of concrete gravity dams has been deeply studied at home and abroad. However, there are few studies on the operation state and strong earthquake reliability of concrete gravity dams with large controlling cracks after long service. In view of this, this paper takes the concrete gravity dam of a reservoir as the research object, focusing on the field monitoring and analysis of the dam, the cause of the dam crack, and the dynamic characteristics of the strong earthquake of the dam. The operation state and strong earthquake reliability of concrete gravity dam are studied in the aspects of dam strong earthquake reliability analysis and so on. The present situation of cracks and the cause of formation of concrete gravity dam are analyzed. This paper is devoted to explore a scientific and reasonable technical method for the crack formation and reliability evaluation of large concrete gravity dams in China. The main research work and some understandings obtained in this paper are as follows: firstly, the site test and indoor test of concrete and reinforcing bar in dam body are carried out in view of dam pier, facing water surface and back water surface of side pier, where cracks are more prominent. The strength characteristics of concrete and reinforcement in dam body are determined quantitatively, and the necessary experimental data and calculation parameters are provided for the analysis of the present situation of dam cracks and the causes of cracks, the analysis of dynamic characteristics of strong earthquakes, the evaluation of reliability, and so on. Then, the macroscopic characteristics and spatial distribution of the pier cracks are observed by the field measurement of the dam, and the historical measured records, such as the crack characteristics and the distribution, are combined. Some important knowledge about the formation and development of pier crack and its influencing factors are obtained. Then, in order to solve the problem of dam strong earthquake safety, the potential fluid is used to simulate the reservoir water, the dispersion fracture model is used to simulate the generation and expansion of cracks, and the numerical method of fluid-solid dynamic coupling analysis is used. A three-dimensional dynamic finite element numerical model for seismic interaction analysis of dam body, reservoir water and bedrock is established, and the dynamic characteristics of strong earthquake of dam are analyzed. Finally, aiming at the initial design state of concrete gravity dam (initial stage of construction and operation) and the two conditions of current crack state, based on reliability analysis theory and with the help of the advanced finite element program OpenSees, the reliability of the dam during strong earthquake is analyzed.
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV698.23;TV642.3

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本文编号：2053077