以白鶴灘拱壩為研究對象,選取成組強(qiáng)震記錄,同時考慮地震動和材料的不確定性,采用增量法對白鶴灘拱壩進(jìn)行了地震易損性分析。統(tǒng)計(jì)連續(xù)調(diào)幅地震動作用下拱壩損傷破壞過程,直觀的劃分了拱壩地震破壞等級,確定了拱冠位移、橫縫開度和損傷體積比這三個響應(yīng)量在各破壞等級間的界限值,從而可通過這三個響應(yīng)量定量描述拱壩的破壞等級。通過擬合增量動力分析結(jié)果,分別建立了三個響應(yīng)量的概率地震需求模型,進(jìn)而求得地震易損性曲線,并綜合比較了不同破壞等級下基于三個響應(yīng)量的易損性曲線,全面反映了拱壩易損性。利用易損性曲線可以預(yù)測不同強(qiáng)度地震作用下拱壩達(dá)到各級破壞的概率,為基于性能的拱壩抗震安全評價提供了理論依據(jù)。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

地震波放大系數(shù)譜

本文以白鶴灘拱壩為例進(jìn)行計(jì)算分析。白鶴灘拱壩是非對稱雙曲拱壩,最大壩高289.0 m,壩頂高程834.0 m,上游設(shè)計(jì)水位825.0 m,下游設(shè)計(jì)水位604.0 m。除壩肩有少數(shù)六節(jié)點(diǎn)棱柱體單元外,壩體和地基均剖分成八節(jié)點(diǎn)六面體等參單元。沿壩體厚度方向剖分四層單元,從而能夠觀察到沿厚度方向的損傷擴(kuò)展。有限元計(jì)算模型模擬了13條壩體橫縫。地基為輻射狀,外圍設(shè)置一層無限元,模擬無限地基的輻射阻尼。白鶴灘拱壩有限元模型如圖2所示。壩體混凝土材料采用混凝土損傷塑性本構(gòu)模型模擬[17],具體的損傷參數(shù)可根據(jù)文獻(xiàn)[18]提出的方法計(jì)算。壩體橫縫采用考慮鍵槽咬合作用的接觸模型模擬,忽略橫縫之間的切向滑移,只考慮橫縫的張開閉合,通過設(shè)置硬接觸和限制切向滑移的彈簧單元實(shí)現(xiàn)[19]。壩體混凝土和基巖假定為均勻材料,材料參數(shù)如表3所示。計(jì)算荷載考慮了壩體自重、正常蓄水位時的靜水壓力以及地震荷載,動水壓力采用Westergaard附加質(zhì)量模型模擬。表3 材料參數(shù)Tab.3 Material parameters 材料 彈性模量/GPa 泊松比 密度/(kg·m-3) 抗壓強(qiáng)度/MPa 抗拉強(qiáng)度/MPa 混凝土 31.2 0.167 2 400 22.92 2.05 基巖 19.5 0.25 2 600

增量動力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是研究結(jié)構(gòu)抗震性能的有效方法之一[20]。通過逐漸增加地震動的強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)從開始的線彈性階段進(jìn)入到彈塑性階段最后到倒塌階段,由此可以確定結(jié)構(gòu)的抗震性能和各級性能水準(zhǔn)。通常把地震動的峰值加速度PGA、峰值速度PGV或者結(jié)構(gòu)基本周期所對應(yīng)的譜加速度Sa(T1)作為地震動強(qiáng)度指標(biāo)。根據(jù)文獻(xiàn)[21]的研究,譜加速度作為強(qiáng)度指標(biāo)會降低拱壩需求的離散程度,再加上拱壩三維地震響應(yīng)分析中順河向地震動分量影響最大,所以本文以順河向地震動分量的譜加速度作為強(qiáng)度指標(biāo)。對于結(jié)構(gòu)響應(yīng)量,本文選取拱冠順河向最大相對位移(Disp)、拱冠橫縫最大開度(Copen)以及壩體損傷體積比(DVR)。其中壩體損傷體積比指的是壩體損傷體積(各單元的體積乘以單元損傷因子再求和)與壩體體積之比,可反應(yīng)拱壩的損傷程度。以地震動順河向分量在拱壩基本周期處的譜加速度為強(qiáng)度指標(biāo),將每條地震動在0.1g～1.2g連續(xù)調(diào)幅,間隔為0.1g,所以20條地震動共需進(jìn)行240次有限元計(jì)算。每條地震動的三個分量同時乘以相同的調(diào)幅系數(shù),以保持比例關(guān)系不變。拱冠位移、橫縫開度和損傷體積比的增量動力分析結(jié)果如圖3所示。4 拱壩地震破壞等級劃分


本文編號：2995853