当前位置:主页 > 科技论文 > 水利工程论文 >

有纵缝的高混凝土重力坝动力模型试验研究

发布时间:2020-10-19 18:03
   高混凝土重力坝在地震作用下的安全性能是工程中十分关心的问题。对于大体积坝,由于断面尺寸较大,往往存在施工纵缝。高混凝土重力坝纵缝接触面抗拉强度相对较低,地震作用下容易拉伸损伤并影响坝体的应力分布,从而威胁大坝的整体性和抗震性能。本文以中国已建的有两条纵缝且高程为185m的混凝土重力坝为研究对象,用振动台开展了弹性模型动态响应试验研究和动力破坏模型试验研究。其目的是探讨重力坝纵缝的存在对大坝动力特性和强震下的坝体动应变、加速度、动位移等动态响应的影响,以及坝体在损伤阶段的开裂和裂缝延展模式,主要内容如下:(1)对高混凝土重力坝的整体模型、一条纵缝模型以及两条纵缝模型进行了振动台试验。试验结果表明:纵缝的存在使大坝频率明显降低,并改变了重力坝坝体的应变响应分布规律。无纵缝时,坝体头部是动拉应变值最大的位置;考虑坝体纵缝后,坝体头部动应变值降低,坝体最大拉应变值位于缝Ⅰ底部。纵缝使下游面坝体中部平台处的加速度明显增加,但却抑制了坝顶的加速度放大效应。单缝坝体模型的顶部相对动位移比整体模型小,而双缝坝体的顶部动位移却明显大于单缝和无缝坝体。(2)为了使模型试验能够模拟混凝土大坝在强震时的动力破坏全过程,要求模型试验的应变比尺尽量为1,且材料的应力应变关系曲线与原型混凝土基本相似。本文研发了一种微粒砂浆混凝土作为模型材料,力学性能试验结果表明其抗拉强度、抗压强度、弹性模量、泊松比等主要物理性能与原型混凝土保持了良好的相似关系。从而使大坝动力模型试验能较好的模拟原型在强震作用下发生震害的裂缝部位、走向以及裂缝的扩展范围等损伤过程。(3)以研发的微粒砂浆混凝土为模型材料,制作了有两条纵缝的高混凝土重力坝模型,并开展了振动台动力破坏模型试验。试验结果表明:与重力坝整体模型开裂主要集中在坝体头部附近这一破坏方式不同,有纵缝大坝的开裂从纵缝Ⅰ上端开始,并随着地震作用向下游面折坡中部发展。坝体开裂时,下游面折坡是最大拉应变值出现的部位。(4)对混凝土重力坝原型的二维模型进行了数值分析,在数值模拟中探讨了静水压力施加与否对有纵缝大坝的地震动态响应的影响规律,并从拉伸损伤模式和范围、顶部相对位移、坝体主应力分布等方面进行了研究。模拟结果表明:静水压力会显著增加坝体的最大主应力值,使坝踵和两条纵缝的上下端区域均处于较高的应力状态,但是同时也会减小了纵缝的张开度和坝顶的相对位移。
【学位单位】:中国水利水电科学研究院
【学位级别】:博士
【学位年份】:2018
【中图分类】:TV642.3
【部分图文】:

剖面图,泄洪坝段,长江三峡,模型相似


右岸的非溢流坝一共有7个,长为20m,共计140m。其中紧邻厂房坝段的1号非??溢流坝体设置了排漂孔,其孔底的高程为130m,尺寸为7mx4m。??本文以三峡重力坝的3号泄洪坝段为研宄对象,图2.1为长江三峡3号泄洪坝段的??剖面图[145]。已知泄洪坝段3号坝段一共有2条纵缝,纵缝I高程137m,距离坝踵的水??平距离为30m;纵缝II高程97m,距离纵缝I的水平距离39m。实地考察过三峡重力坝??的纵缝开合情况,发现实际工程中的纵缝之间并非完全闭合。其中一部分缝面闭合,另??一部分又是张开的状态。因此在对模型试验中对纵缝进行模拟时,以最恶劣的情况考虑,??即是假设纵缝完全张开,地震作用时不承受拉应力,只有压应力。??26??

台面,滑台,螺孔,位置图


是当前国际振动台制造行业一些最先进的技术成果,如空气弹簧支撑、空气弹簧耳轴隔??振、直线轴承导向等装置,因此台面行程可达51mm,并且低频失真小,承载能力强。??振动台水平振动系统的技术参数如表2.2,图2.2为水平滑台台面的螺孔位置图,根据此??图设计钢制底板的尺寸和制孔直径,以确保模型能完全固定于振动台上。???表2.2振动台水平运动系统技术参数???技术参数?参数值?技术参数?参数值??额定正弦推力?5880N?额定载荷?200kg??额定加速度?129m/s2?运动部件有效质量?45.6kg??额定速度?100cm/s?台面尺寸?500mmx500mm??额定频率范围?2-2000HZ?最大倾覆力矩?490Nxm??额定水平位移?51mm?最大回转力矩?245xm??35-M10?深25?????….........|.....???I?〇?如——??I?I?-4^-?i???^?4-?—?—〇—?〇—??1?sT?I?'?4?200??5?5?/?s??^?—? ̄ ̄??今一?Q.?今?——0?+!??--I?§???4?—,? ̄ ̄<卜??i??^^t?Lj?????400?^?6.?l?????500?念?O'?S???

规范反应谱


大坝破坏过程与地震动的反应谱、幅值及持时长短紧密相关,模型和原型中地震波??形应保持相似。输入模型的地震波均根据《水工建筑物抗震设计规范》给出的标准设计??反应谱曲线[139]生成,如图2.6所示。归一化后的地震波形如图2.7。??PiT)??^max??i.o?Mi??Pn\\r\?!?!?!??o?Lj_j?:—???0.1?Tg?3.0?T(s)??图2.6规范反应谱[139]??37??
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张宇;冯新;朱昆;周晶;;仿真混凝土材料动态拉伸试验研究[J];地震工程与工程振动;2015年06期

2 杨正权;刘小生;刘启旺;杨玉生;陈宁;赵剑明;;高面板堆石坝地震反应和破坏振动台模型试验研究[J];振动工程学报;2015年06期

3 朱昆;冯新;张宇;邹浩;朱彤;周晶;;地震输入对高拱坝动力模型破坏试验结果的影响[J];水利与建筑工程学报;2015年05期

4 张宇;冯新;侯爽;朱彤;周晶;;结构缝对高碾压混凝土拱坝地震破坏机理影响的试验研究[J];水利学报;2015年10期

5 肖杰;刘保国;;水泥石膏相似材料配比试验研究[J];岩土工程技术;2015年02期

6 杨正权;刘小生;汪小刚;杨玉生;;高土石坝地震动力反应特性大型振动台模型试验研究[J];水利学报;2014年11期

7 荣华;董伟;吴智敏;;混凝土重力坝模型试验研究[J];东北水利水电;2013年03期

8 李浩瑾;李俊杰;康飞;张勇;;重力坝纵缝非连续接触地震反应分析[J];大连理工大学学报;2012年06期

9 袁林娟;刘小生;汪小刚;戴晨;杨正权;杨玉生;刘启旺;;双江口心墙堆石坝三维动力分析及模型试验验证[J];水力发电学报;2012年05期

10 王铭明;陈健云;范书立;;重力坝地震动水压力试验研究[J];水电能源科学;2012年05期


相关博士学位论文 前1条

1 范书立;混凝土重力坝的动力模型破坏试验及可靠性研究[D];大连理工大学;2007年


相关硕士学位论文 前1条

1 赵锦华;仿真混凝土的力学性能研究及重力坝的动力模型数值分析[D];大连理工大学;2007年



本文编号:2847537

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2847537.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ab7a8***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com