本文選題：土石壩　切入點(diǎn)：反應(yīng)譜　出處：《鄭州大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：土石壩是我國壩工建設(shè)最常用的壩型,約占我國筑壩總數(shù)的90%以上。圍繞西部大開發(fā)、南水北調(diào)等戰(zhàn)略需求,在西南、西北地區(qū)正在或擬建一批高土石壩水電項(xiàng)目,這些土石壩大多位于地震高烈度區(qū),其抗震安全研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。目前土石壩抗震問題的研究落后于工程實(shí)踐,地震動(dòng)輸入作為抗震研究的前提,其精度嚴(yán)重影響抗震預(yù)測的可靠度。由于實(shí)際遭受災(zāi)害的高土石壩較少,缺乏強(qiáng)震區(qū)高土石壩實(shí)際震害資料和地震反應(yīng)記錄,再加上大壩非線性動(dòng)力本構(gòu)模型及其求解方法的理論研究的尚未成熟,導(dǎo)致目前通過理論分析和數(shù)值模擬的土石壩的地震響應(yīng)、地震損傷模式預(yù)測難度很大。難以理清高土石壩的地震破壞過程與機(jī)理,從而影響地震作用下高土石壩抗震安全性的評(píng)價(jià)可靠度,嚴(yán)重制約高土石壩建設(shè)的發(fā)展。針對(duì)以上土石壩抗震研究亟待解決的關(guān)鍵問題,本文著重就地震動(dòng)輸入對(duì)土石壩震動(dòng)響應(yīng)與變形規(guī)律的影響問題、紫坪鋪大壩永久變形參數(shù)反演等方面開展了研究。其主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)隨著筑壩高度的不斷提高,長周期段反應(yīng)譜值對(duì)高壩動(dòng)力響應(yīng)的影響越來越大,衰減系數(shù)γ決定了長周期段反應(yīng)譜值的變化,采用現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的衰減系數(shù)取值,會(huì)造成動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果的低估,針對(duì)衰減系數(shù)γ的取值問題,以美國開展的“下一代的地震衰減關(guān)系(NGA)”研究中Abrahamson-Silva2007衰減關(guān)系為參考依據(jù),定量分析標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜下降段衰減系數(shù)變化對(duì)高土石壩地震響應(yīng)的影響,并探討適合高土石壩的衰減系數(shù)取值。結(jié)果表明:對(duì)于高度超過200m土石壩,其規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜下降段的衰減系數(shù)γ取0.7比規(guī)范規(guī)定的0.6更為合適。(2)目前常用的近場強(qiáng)地震動(dòng)工程預(yù)測方法有格林函數(shù)方法和隨機(jī)斷層法,隨機(jī)有限斷層法克服了格林函數(shù)方法受小震記錄約束的限制,擴(kuò)大了近場地震動(dòng)估計(jì)的范圍。隨機(jī)有限斷層法的重點(diǎn)在于震源譜模型的確定和子源參數(shù)的確定,本文在震源譜模型中添加拐角頻率影響因子,解決了大小震拐角頻率不同造成的預(yù)測結(jié)果與實(shí)測結(jié)果在高頻擬合較好,低頻擬合不好的問題。應(yīng)用改進(jìn)后的有限斷層法,考慮大震的面源特性,預(yù)測了汶川地震的地震動(dòng)時(shí)程,通過與實(shí)測地震動(dòng)時(shí)程的對(duì)比效驗(yàn)了改進(jìn)方法和確定的子源參數(shù)的可靠度。(3)根據(jù)巖土力學(xué)參數(shù)反演的特點(diǎn),提出采用人工蜂群算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)永久變形反演模型的方法,解決了BP網(wǎng)絡(luò)模型收斂速度慢且易陷入局部極小值的缺點(diǎn)提高了預(yù)測的精度和網(wǎng)絡(luò)的收斂速度。利用汶川地震中紫坪鋪面板堆石壩的震后觀測數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)化過的模型進(jìn)行驗(yàn)證,并與采用遺傳算法優(yōu)化的模型訓(xùn)練和預(yù)測效果對(duì)比,結(jié)果表明:采用人工蜂群算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)永久變形反演模型適用于永久變形參數(shù)的反演,并優(yōu)于遺傳算法優(yōu)化的模型,可推廣到同類工程。(4)結(jié)合汶川地震紫坪鋪大壩的震害情況,采用改進(jìn)的隨機(jī)有限斷層法合成的汶川地震中紫坪鋪大壩壩址處地震動(dòng)輸入加速度時(shí)程,建立大壩-壩基-庫水地震響應(yīng)分析模型,分析震后大壩壩體變形、面板變形錯(cuò)臺(tái)的原因,建議了改善面板應(yīng)力的綜合抗震對(duì)策,對(duì)于防止面板堆石壩工程遭遇極端地震時(shí)的災(zāi)變,具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV312;TV641.1

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本文編號(hào)：1692279