【摘要】：瀝青混凝土心墻壩具有眾多優(yōu)點(diǎn),在全世界范圍內(nèi)的大壩建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有瀝青混凝土心墻壩經(jīng)歷的強(qiáng)震較少,積累的震害工程經(jīng)驗(yàn)也較少。隨著水電工程的發(fā)展,國內(nèi)外很多瀝青混凝土心墻壩高度已達(dá)到百米級(jí),強(qiáng)震作用下壩體的設(shè)計(jì)、施工存在較大的盲目性,嚴(yán)重影響此壩型在強(qiáng)震作用下的安全特性。因此有關(guān)瀝青混凝土心墻壩的極限抗震能力和壩體可能發(fā)生的各種破壞模式的研究顯得尤為重要,這對(duì)瀝青混凝土心墻壩工程抗震安全的設(shè)計(jì)與施工起到很大的指導(dǎo)作用。本文以新疆庫什塔依瀝青混凝土心墻壩為工程背景,利用ABAQUS及Geo Studio有限元軟件分析強(qiáng)震作用下的此壩型的地震響應(yīng)規(guī)律,以及極限抗震能力與可能發(fā)生的破壞模式。內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)基于ABAQUS有限元二次開發(fā)平臺(tái)引入鄧肯張E-B模型和考慮塑性的沈珠江動(dòng)力粘彈性模型,擴(kuò)展了靜、動(dòng)力有限元中的非線性分析方法,得出較好的靜、動(dòng)力響應(yīng)及殘余變形等方面結(jié)果。探討了瀝青混凝土心墻壩在靜、動(dòng)力模擬過程中的關(guān)鍵性技術(shù)問題并給出了相應(yīng)的建議。如地震波的選取、、壩址地震動(dòng)輸入方式、心墻“薄片”單元的尺寸效應(yīng)及解決辦法、模型邊界條件施加及邊界能量逸散的解決等。(2)以庫什塔依瀝青混凝土心墻壩為背景建立三維有限元靜、動(dòng)力模型,分析得:靜力分析中應(yīng)力最大值發(fā)生在心墻底部,位移最大值發(fā)生在壩體1/2高程處,受庫水壓力影響心墻的順河向位移及心墻附近處應(yīng)力分布變化情況較大。動(dòng)力分析中殘余變形以豎向最大,順河向其次。壩軸向與豎向的殘余變形隨著水位的增高而增大,順河向殘余變形則相反。響應(yīng)加速度隨壩體高程增加而增加,壩體動(dòng)位移響應(yīng)以順河向的壩頂中心位置最大;從壩坡動(dòng)力安全角度分析得出,上下游壩坡穩(wěn)定性滿足要求,但下游馬道位置易出現(xiàn)淺層滑坡,在施工、設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)加以注意。此外結(jié)果表明鄧肯張E-B模型和考慮塑性的沈珠江動(dòng)力粘彈性模型能夠較好的體現(xiàn)出壩體堆石料的非線性特性,此類壩型具有較強(qiáng)的抗震能力。(3)結(jié)合最大值包絡(luò)線法等方法,考慮不同水位、地震波等條件對(duì)地震過程中的動(dòng)響應(yīng)、受力特性、壩坡動(dòng)力安全系數(shù)及殘余變形等的影響。最終綜合考慮以上因素及目前極限抗震能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)得出:此壩的極限抗震能力為0.515g~0.567g,能夠抵御8度以上地震而不至于出現(xiàn)重大災(zāi)害,影響極限抗震能力的最顯著因素為心墻材料的位移及變形。較真實(shí)的模擬了壩體在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng),驗(yàn)證了考慮塑性的沈珠江動(dòng)力粘彈性模型的合理性�？紤]現(xiàn)行的水工大壩極限抗震能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),采用最大值包絡(luò)線法等綜合分析了各核心指標(biāo),得出此壩能夠抵御8度以上地震而不至于出現(xiàn)重大災(zāi)害,結(jié)論及規(guī)律分析正確。(4)瀝青混凝土心墻壩的破壞模式研究中,分析了目前已有的土石壩震害調(diào)查類型在此壩型上發(fā)生的可能。并利用3組不同地震波下壩體的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律著重分析了此壩型的殘余變形、動(dòng)位移及加速度響應(yīng)、瀝青混凝土心墻損傷演化過程、壩坡動(dòng)力安全系數(shù)等方面結(jié)果。結(jié)論表明:按照破壞發(fā)生可能性的大小順序是心墻損傷、壩頂路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫錯(cuò)臺(tái)、下游邊坡失穩(wěn)等,并針對(duì)以上破壞模式給出相應(yīng)的工程建議及抗震措施。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV312;TV642

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2408530