高混凝土重力壩在地震作用下的安全性能是工程中十分關(guān)心的問題。對于大體積壩,由于斷面尺寸較大,往往存在施工縱縫。高混凝土重力壩縱縫接觸面抗拉強度相對較低,地震作用下容易拉伸損傷并影響壩體的應(yīng)力分布,從而威脅大壩的整體性和抗震性能。本文以中國已建的有兩條縱縫且高程為185m的混凝土重力壩為研究對象,用振動臺開展了彈性模型動態(tài)響應(yīng)試驗研究和動力破壞模型試驗研究。其目的是探討重力壩縱縫的存在對大壩動力特性和強震下的壩體動應(yīng)變、加速度、動位移等動態(tài)響應(yīng)的影響,以及壩體在損傷階段的開裂和裂縫延展模式,主要內(nèi)容如下:(1)對高混凝土重力壩的整體模型、一條縱縫模型以及兩條縱縫模型進行了振動臺試驗。試驗結(jié)果表明:縱縫的存在使大壩頻率明顯降低,并改變了重力壩壩體的應(yīng)變響應(yīng)分布規(guī)律。無縱縫時,壩體頭部是動拉應(yīng)變值最大的位置;考慮壩體縱縫后,壩體頭部動應(yīng)變值降低,壩體最大拉應(yīng)變值位于縫Ⅰ底部。縱縫使下游面壩體中部平臺處的加速度明顯增加,但卻抑制了壩頂?shù)募铀俣确糯笮?yīng)。單縫壩體模型的頂部相對動位移比整體模型小,而雙縫壩體的頂部動位移卻明顯大于單縫和無縫壩體。(2)為了使模型試驗?zāi)軌蚰M混凝土大壩在強震時的動力破壞全過程,要求模型試驗的應(yīng)變比尺盡量為1,且材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線與原型混凝土基本相似。本文研發(fā)了一種微粒砂漿混凝土作為模型材料,力學(xué)性能試驗結(jié)果表明其抗拉強度、抗壓強度、彈性模量、泊松比等主要物理性能與原型混凝土保持了良好的相似關(guān)系。從而使大壩動力模型試驗?zāi)茌^好的模擬原型在強震作用下發(fā)生震害的裂縫部位、走向以及裂縫的擴展范圍等損傷過程。(3)以研發(fā)的微粒砂漿混凝土為模型材料,制作了有兩條縱縫的高混凝土重力壩模型,并開展了振動臺動力破壞模型試驗。試驗結(jié)果表明:與重力壩整體模型開裂主要集中在壩體頭部附近這一破壞方式不同,有縱縫大壩的開裂從縱縫Ⅰ上端開始,并隨著地震作用向下游面折坡中部發(fā)展。壩體開裂時,下游面折坡是最大拉應(yīng)變值出現(xiàn)的部位。(4)對混凝土重力壩原型的二維模型進行了數(shù)值分析,在數(shù)值模擬中探討了靜水壓力施加與否對有縱縫大壩的地震動態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律,并從拉伸損傷模式和范圍、頂部相對位移、壩體主應(yīng)力分布等方面進行了研究。模擬結(jié)果表明:靜水壓力會顯著增加壩體的最大主應(yīng)力值,使壩踵和兩條縱縫的上下端區(qū)域均處于較高的應(yīng)力狀態(tài),但是同時也會減小了縱縫的張開度和壩頂?shù)南鄬ξ灰啤?br> 【學(xué)位單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TV642.3
【部分圖文】：

右岸的非溢流壩一共有７個，長為２０ｍ，共計１４０ｍ。其中緊鄰廠房壩段的１號非??溢流壩體設(shè)置了排漂孔，其孔底的高程為１３０ｍ，尺寸為７ｍｘ４ｍ。??本文以三峽重力壩的３號泄洪壩段為研宄對象，圖２．１為長江三峽３號泄洪壩段的??剖面圖［１４５］。已知泄洪壩段３號壩段一共有２條縱縫，縱縫Ｉ高程１３７ｍ，距離壩踵的水??平距離為３０ｍ；縱縫ＩＩ高程９７ｍ，距離縱縫Ｉ的水平距離３９ｍ。實地考察過三峽重力壩??的縱縫開合情況，發(fā)現(xiàn)實際工程中的縱縫之間并非完全閉合。其中一部分縫面閉合，另??一部分又是張開的狀態(tài)。因此在對模型試驗中對縱縫進行模擬時，以最惡劣的情況考慮，??即是假設(shè)縱縫完全張開，地震作用時不承受拉應(yīng)力，只有壓應(yīng)力。??２６??

是當前國際振動臺制造行業(yè)一些最先進的技術(shù)成果，如空氣彈簧支撐、空氣彈簧耳軸隔??振、直線軸承導(dǎo)向等裝置，因此臺面行程可達５１ｍｍ，并且低頻失真小，承載能力強。??振動臺水平振動系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)如表２．２，圖２．２為水平滑臺臺面的螺孔位置圖，根據(jù)此??圖設(shè)計鋼制底板的尺寸和制孔直徑，以確保模型能完全固定于振動臺上。???表２．２振動臺水平運動系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)???技術(shù)參數(shù)?參數(shù)值?技術(shù)參數(shù)?參數(shù)值??額定正弦推力?５８８０Ｎ?額定載荷?２００ｋｇ??額定加速度?１２９ｍ／ｓ２?運動部件有效質(zhì)量?４５．６ｋｇ??額定速度?１００ｃｍ／ｓ?臺面尺寸?５００ｍｍｘ５００ｍｍ??額定頻率范圍?２－２０００ＨＺ?最大傾覆力矩?４９０Ｎｘｍ??額定水平位移?５１ｍｍ?最大回轉(zhuǎn)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???

大壩破壞過程與地震動的反應(yīng)譜、幅值及持時長短緊密相關(guān)，模型和原型中地震波??形應(yīng)保持相似。輸入模型的地震波均根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》給出的標準設(shè)計??反應(yīng)譜曲線［１３９］生成，如圖２．６所示。歸一化后的地震波形如圖２．７。??ＰｉＴ）??＾ｍａｘ??ｉ．ｏ?Ｍｉ??Ｐｎ＼＼ｒ＼?！?！?！??ｏ?Ｌｊ＿ｊ?：—？??０．１?Ｔｇ?３．０?Ｔ（ｓ）??圖２．６規(guī)范反應(yīng)譜［１３９］??３７??
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張宇;馮新;朱昆;周晶;;仿真混凝土材料動態(tài)拉伸試驗研究[J];地震工程與工程振動;2015年06期

2 楊正權(quán);劉小生;劉啟旺;楊玉生;陳寧;趙劍明;;高面板堆石壩地震反應(yīng)和破壞振動臺模型試驗研究[J];振動工程學(xué)報;2015年06期

3 朱昆;馮新;張宇;鄒浩;朱彤;周晶;;地震輸入對高拱壩動力模型破壞試驗結(jié)果的影響[J];水利與建筑工程學(xué)報;2015年05期

4 張宇;馮新;侯爽;朱彤;周晶;;結(jié)構(gòu)縫對高碾壓混凝土拱壩地震破壞機理影響的試驗研究[J];水利學(xué)報;2015年10期

5 肖杰;劉保國;;水泥石膏相似材料配比試驗研究[J];巖土工程技術(shù);2015年02期

6 楊正權(quán);劉小生;汪小剛;楊玉生;;高土石壩地震動力反應(yīng)特性大型振動臺模型試驗研究[J];水利學(xué)報;2014年11期

7 榮華;董偉;吳智敏;;混凝土重力壩模型試驗研究[J];東北水利水電;2013年03期

8 李浩瑾;李俊杰;康飛;張勇;;重力壩縱縫非連續(xù)接觸地震反應(yīng)分析[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2012年06期

9 袁林娟;劉小生;汪小剛;戴晨;楊正權(quán);楊玉生;劉啟旺;;雙江口心墻堆石壩三維動力分析及模型試驗驗證[J];水力發(fā)電學(xué)報;2012年05期

10 王銘明;陳健云;范書立;;重力壩地震動水壓力試驗研究[J];水電能源科學(xué);2012年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 范書立;混凝土重力壩的動力模型破壞試驗及可靠性研究[D];大連理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 趙錦華;仿真混凝土的力學(xué)性能研究及重力壩的動力模型數(shù)值分析[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2847537