基于位移的混凝土坝地震易损性分析

发布时间：2020-05-18 10:11

【摘要】：地震荷载会导致混凝土坝发生不同程度的损坏,因此进行混凝土坝抗震安全研究工作具有非常重要的意义。地震易损性分析的结果能用于评估混凝土坝在不同等级地震荷载作用下发生不同程度破坏的概率,可为混凝土坝抗震安全评价以及抗震设计提供依据。本文在进行混凝土坝地震易损性时,以混凝土坝位移作为易损性指标,并给出了相应的破坏等级划分标准,建立了基于位移的混凝土坝地震易损性研究方法,本文的研究内容主要分为以下三部分:(1)针对粘弹性人工边界在进行混凝土坝动力响应计算时前处理时间较长,提出了基于薄层单元的粘弹性人工边界的模拟。将薄层单元理论与粘弹性人工边界理论相结合,依据单元矩阵等效原理,通过薄层单元构造等效粘弹性边界单元。通过在有限元软件中设置薄层单元的参数属性,实现了粘弹性人工边界的模拟。最后通过某混凝土重力坝工程实例对该方法进行了精度验证,相关结果可对水工结构抗震分析提供借鉴。(2)建立了坝体—地基系统有限元模型,将LHC拉丁超立方抽样与数值方法相结合构造坝体—地基系统的地震易损性曲线,地震动的输入为不同震级下的实测地震波,采用LHC抽样考虑坝体以及地基材料参数的随机性,并以坝趾沿建基面的累积滑动位移为易损性指标。采用正交试验对易损性分析中的不确定性因素(峰值加速度、接触面摩擦系数、地基弹性模量、坝体混凝土抗拉强度)进行了参数敏感性分析。通过该方式可计算混凝土坝在各级地震作用下的易损性概率,为混凝土坝抗震设计以及抗震设防提供依据。(3)基于离散鲁棒学习机(ORELM)的非线性函数逼近能力,提出一种基于ORELM的混凝土坝易损性研究方法,极大的减少了动力时程分析的次数,提高了混凝土坝易损性研究效率。进行某拱坝易损性分析时,在考虑地震动不确定性的基础上,同时考虑了横缝摩擦系数、地基弹模及坝体混凝土抗拉强度等随机变量,改进了以往在建立拱坝易损性曲线时仅考虑地震动这一单一变量的情况。同时,将极限学习机与蒙特卡罗仿真(MCS)相结合所建立的易损性曲线精度更高,更具有工程参考价值。
【图文】：

[69]。图2-1 单轴受拉的应力应变曲线Fig.2-1 Stress-strain curve under uniaxial tension对于非线性问题 Abaqus/standard 采用 Newton-Raphson 算法进行求解。在非线性问题的求解过程中，荷载以增量的形式施加与结构。对于每一个给定的增量步骤，ABAQUS/standard 均要进行多次迭代才可获得一个可行解。Abaqus/Explicit 在进行非线性问题求解时不需要迭代，而是显式地从上一个增量步骤的静态推导出当前步骤的解析解。虽然 ABAQUS/Explicit 需要将整个加载步骤分解成大量的增量步骤，，但是每一个增量步骤都可以显式地求出方程的解，而不需要迭代，这在很大程度上提高了计算效率。判定弹性状态和弹塑性状态界限的方程为： 1 2, , , , 0P P PNf （2-15）式（2-15）为屈服准则。式中 表示应力，pi 表示第i个强化参数，iP 表示和第 i 个

表示有效压缩黏聚力。图2-2 不同的cK 值在对应的偏应力平面上的屈服面Fig. 2-2 Yield Surface of Different Values on the Corresponding Deviation Stress Plane
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV642

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 顾冲时;苏怀智;王少伟;;高混凝土坝长期变形特性计算模型及监控方法研究进展[J];水力发电学报;2016年05期

2 ;《混凝土坝理论与技术新进展》[J];水利水电技术;2009年08期

3 ;《混凝土坝理论与技术新进展》[J];水利水电技术;2009年09期

4 冯修齐;;混凝土坝工程监测仪器的选型及应用[J];水利水电施工;2008年03期

5 邢林生;混凝土坝老化性状分析研究[J];大坝与安全;2005年03期

6 杨志雄,郑治,高家训;高混凝土坝的裂缝及其防治[J];水力发电;1991年09期

7 李先炳;;长江流域混凝土坝建设成就及其发展[J];人民长江;1991年01期

8 周群力;试论混凝土坝设计技术之现状与改进对策[J];水利学报;1986年11期

9 俞介刚;;东北地区混凝土坝风化破坏实例分析[J];东北水利水电;1987年10期

10 余淡欣;;闹得海坝及其有关问题[J];东北水利水电;1987年10期

相关会议论文 前10条

1 牛志国;王玉良;;地震作用下混凝土坝的老化损伤分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展（2011年）[C];2011年

2 朱伯芳;许平;;混凝土坝仿真计算的并层算法和分区异步长算法[A];中国土木工程学会计算机应用学会第六届年会土木工程计算机应用文集[C];1995年

3 陈在铁;;高混凝土坝灾变破坏风险评价研究进展[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

4 陈厚群;;我国水电建设中的高混凝土坝抗震安全进展[A];中国水电100年（1910-2010）[C];2010年

5 田育功;;组合式混凝土坝研究与技术创新探讨[A];水库大坝建设与管理中的技术进展——中国大坝协会2012学术年会论文集[C];2012年

6 包腾飞;;混凝土坝裂缝亚临界扩展的识别与判据[A];全国大坝安全监测技术信息网2008年度技术信息交流会暨全国大坝安全监测技术应用和发展研讨会论文集[C];2008年

7 韩涛;;基于ANSYS接触分析的混凝土坝裂缝研究[A];水与水技术(第5辑)[C];2015年

8 程德虎;王从兵;王莉;;丹江口水利枢纽混凝土坝加高技术[A];湖北省水利学会2002年学术年会论文集[C];2002年

9 党林才;方光达;;中国混凝土坝发展水平与关键技术[A];大坝安全与新技术应用[C];2013年

10 朱伯芳;;混凝土坝仿真分析方法[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

相关重要报纸文章 前4条

1 本刊记者 庞亚斌;朱伯芳：勤于工作勤于学习勤于思考的人[N];中国水利报;2007年

2 中国地质环境监测院地下水监测与模型中心副主任 吴爱民;水库防“病”专家三人谈[N];地质勘查导报;2007年

3 本报记者 张海涛;铸精品工程 保淮河安澜[N];河南日报;2016年

4 记者 蒋莉;水美草青 休闲新去处[N];酒泉日报;2013年

相关博士学位论文 前10条

1 丁建新;混凝土坝温度裂缝机理及仿真分析方法[D];武汉大学;2014年

2 解宏伟;混凝土坝冷却水管冷却效果仿真计算研究[D];西安理工大学;2005年

3 李婷婷;混凝土坝健康诊断及其预警系统[D];河海大学;2006年

4 郑璀莹;混凝土坝中各种接触面的数值模拟方法研究及工程应用[D];中国水利水电科学研究院;2006年

5 李静;混凝土坝非线性地震响应分析的有关问题研究[D];大连理工大学;2007年

6 吴子平;混凝土坝病变和损伤的监控理论和分析方法研究[D];河海大学;2002年

7 沈怀至;基于性能的混凝土坝—地基系统地震破损分析与风险评价[D];清华大学;2007年

8 包腾飞;混凝土坝裂缝的混沌特性及分析理论和方法[D];河海大学;2004年

9 左正;混凝土坝水管尺度级别温度场模拟研究[D];清华大学;2015年

10 潘坚文;高混凝土坝静动力非线性断裂与地基辐射阻尼模拟研究[D];清华大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 侯恒;基于位移的混凝土坝地震易损性分析[D];西安理工大学;2019年

2 沈子洋;混凝土坝振捣施工质量智能监控方法及应用研究[D];天津大学;2018年

3 苏雨;基于机器学习的某混凝土坝裂缝成因与预警研究[D];长沙理工大学;2017年

4 谷明晗;混凝土坝变位性能演化状态识别与监控方法研究[D];南昌大学;2018年

5 徐兴忠;混凝土坝性态安全多维诊控方法研究[D];南昌大学;2018年

6 于鹏;混凝土坝裂缝成因及稳定性分析方法研究[D];河海大学;2006年

7 刘正云;特殊结构混凝土坝变形性态及转异特征研究[D];河海大学;2002年

8 郭慧;基于机器视觉的混凝土坝裂缝监测系统研究[D];大连理工大学;2017年

9 刘健;不确定因素对混凝土坝温度应力的影响[D];华北电力大学;2015年

10 艾赛德（DANDJEKPO T.EUSEBE）;高混凝土坝的强震破坏特性[D];大连理工大学;2011年

本文编号：2669563