摘要：大坝受袭的可能方式主要有直接命中坝体爆炸、库前水中爆炸、库区近空爆炸。本文考虑爆炸冲击荷载作用下混凝土的高应变率效应,通过构建重力坝侵彻爆炸、水中爆炸和空中爆炸的全耦合模型,对不同爆炸方式下的大坝动态响应进行了全性能数值仿真,探讨了混凝土重力坝在不同爆炸方式下的可能破坏模式及抗爆性能,并重点研究了水中爆炸冲击荷载下局部配置抗爆钢筋对大坝动态响应的影响,给出了配筋前后大坝开裂破坏范围及坝顶动位移响应,为大坝抗爆性能评估和防护设计提供基础。研究表明,水中爆炸冲击荷载作用下大坝的破坏效应较大,水下贴坝面爆炸时大坝破坏最严重;侵彻爆炸和空中爆炸的毁伤效应主要表现为坝体的局部破坏效应;采取配筋抗爆措施能够显著限制坝体裂缝的扩展与贯穿,减少坝体开裂破坏范围,有效地改善坝体的抗爆性能。

摘要：在水下爆炸冲击荷载作用下,结构动力响应较之静态荷载和地震荷载作用下要复杂得多。通过大量的数值模拟,探讨了混凝土重力坝在水下爆炸冲击荷载作用下,大坝高度、库前水位对大坝抗爆性能的影响,为大坝抗爆性能评估和防护设计提供基础。数值计算中,构建了重力坝水下爆炸全耦合数值模型,并考虑爆炸冲击作用下混凝土的高应变率效应。研究结果表明:对于混凝土重力坝,随着大坝高度的增加,大坝的抗爆性能增强;库前水位对大坝的抗爆性能影响较大,通过降低库前水位可有效提高大坝的抗爆性能。

摘要：扩展有限元法(XFEM)通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使得对非连续位移场的表征独立于单元边界,可以有效描述混凝土中的裂纹扩展。以Koyna重力坝为例,采用XFEM分析了大坝地震渐进破坏过程和失效模式,数值模拟结果与文献中的模型试验结果基本一致,验证了计算模型的有效性。考虑地震动频谱特性的影响,采用合理的地震波对国内某混凝土重力坝强震下的动力破坏过程进行了数值仿真分析,得到了不同水平地震作用下的大坝破坏形态,并概化出强震作用下混凝土重力坝的潜在失效模式,为大坝抗震设计、特定失事模式下的工程安全风险率分析及洪水演进提供计算基础。

摘要：地震主震发生之后通常伴随余震。多次地震下结构的损伤破坏累积效应明显,只考虑主震的重力坝抗震设计是不完善的,应考虑整个地震序列的影响。采用塑性损伤力学对重力坝进行非线性动力分析,揭示了主余震型地震序列下的重力坝损伤演化特征和结构能量耗散机理,通过包含能量特性的大坝定量损伤指标评价了余震作用对结构安全性的影响。实例分析结果表明:主震和余震阶段,重力坝动力耗散能均以阻尼耗散能量为主,混凝土塑性耗散能次之,损伤耗散能所占比例最小;从损伤评价指标看,余震阶段重力坝的损伤主要体现在坝体中上部损伤区域的进一步扩展演化;余震作用使坝体塑性变形较单一主震作用下显著增大,从变形控制的角度,设计中需考虑包含余震波的地震序列对结构抗震安全的影响。

摘要：针对混凝土重力拱坝的特点,基于混凝土弥散裂缝模型,采用三维非线性有限元法,以坝体位移响应突变、坝基塑性区贯通、坝体开裂破坏以及计算收敛性作为重力拱坝体系整体失稳的判断准则,探讨了重力拱坝整体安全度评价的方法。以国内某重力拱坝为例,从上游水压超载、坝基强储、地震灾变等方面对其整体安全度做出评价,揭示重力拱坝的薄弱部位,为其优化设计及抗震安全评价提供依据。研究表明:不同破坏模式下,该重力拱坝因水压力超载引起系统失效的整体安全度为5.0;坝基岩体抗剪强度降低使系统失效的整体安全度为3.5;地震灾变引起系统失效的整体安全度为1.7;重力拱坝的破坏模式区别于拱坝,水压力超载破坏主要表现为坝肩中下部开裂破坏和坝基岩体屈服破坏导致整体失稳;基岩强度折减破坏主要表现为坝体沿坝基面的滑动失稳破坏;地震灾变破坏主要表现为坝踵、溢流道闸墩底部的开裂破坏,其中,溢流道闸墩是坝体相对薄弱的高地震响应区。

摘要：扩展有限元法(XFEM)通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使对非连续位移场的表征独立于单元边界,可有效描述混凝土中裂纹扩展。采用XFEM对Koyna重力坝地震破坏过程进行分析,结果表明,大坝开裂破坏分布与Koyna大坝实际破坏情况及文献中的模型试验结果相符,验证计算模型的有效性。将其应用到国内某混凝土重力坝,得到强震作用下动力响应及破坏模式,并据此评价大坝抗震安全性及抗震超载潜能。研究表明,强震作用下,大坝首先在下游折坡出现裂缝并扩展至上游面形成贯穿性裂缝,同时在坝踵、上游坡度变化处出现开裂破坏;该重力坝在设计地震作用下,尚有1.59～1.76倍的超载裕度,其抗震安全性能满足设计要求。

摘要：大量震害实例表明,一次大的主震之后往往会引发大量的余震,而强余震将对结构产生额外的损伤累积破坏。本文中利用能考虑混凝土软化特性并可反映实际损伤耗散的混凝土塑性损伤本构模型,采用Lagrangian算法,考虑库水与大坝和地基之间的动态相互作用,并验证了耦合模型的可靠性;同时对单个主震、单个余震以及主余震序列作用下混凝土重力坝的损伤累积破坏效应进行分析,从大坝损伤、位移响应及损伤耗散能等方面探讨了强余震对主震受损大坝非线性动态响应行为的影响。结果表明,强余震对主震受损大坝的抗震性能具有重要的影响,为此需要提高大坝的抗震性能水平,在大坝抗震设计中应给予重视。

摘要：针对传统接触式传感器在大坝动力测试中存在的安装困难、布置稀疏等问题,首次提出通过基于相位的视频测量方法实现大坝动力参数的快速识别.以国内某拱坝为工程背景,基于Abaqus有限元分析平台建立了大坝-地基三维模型,模拟了环境激励下大坝振动响应过程并导出坝顶运动视频.采用基于相位的视频运动估计方法提取坝顶的微小运动信息并识别其固有频率,通过运动放大技术获取不同固有频率下坝顶的运动放大视频,利用直方图阈值分割法获取量化的坝顶工作变形.与拱坝有限元模态分析结果对比表明:视频测量方法可以准确识别拱坝模型固有频率及工作变形,同时采用阈值分割法可以从放大视频中准确量化坝顶工作变形.

摘要：随着人们对近年来发生的强地震动研究,发现近断层地震动方向性效应所包含的长周期、短持时速度大脉冲对结构安全性具有重要影响。文中选取3次强震事件中的28条实测地震动记录,利用可以考虑混凝土软化特性并能反映实际损伤耗能的混凝土塑性损伤本构模型,对近、远断层地震作用下混凝土重力坝损伤累积破坏效应进行了非线性动力仿真分析,根据大坝损伤开裂及其发展特征,建立大坝局部与整体损伤累积破坏指标,对比分析近断层破裂向前方向性效应与远断层地震动对大坝损伤累积破坏的影响。结果表明:近断层地震动方向性效应包含的速度大脉冲对大坝损伤累积破坏具有着显著的影响,大速度脉冲作用导致较大的损伤累积破坏,在重力坝抗震设计中应予以重视。

摘要：考虑混凝土重力坝横缝张开状态对大坝内冲击波传播的影响,基于FSI流固耦合数值分析方法模拟水下浅水爆炸冲击波的形成、传播及其与自由面、大坝结构之间的耦合相互作用过程,从混凝土重力坝的动态响应、渐进毁伤破坏过程及大坝损伤耗散能累积特性等方面,对比分析横缝状态对大坝综合抗爆性能的影响机制。结果表明,重力坝横缝张开范围对大坝抗爆性能有重要影响,且表现为加剧大坝动态响应、促进大坝混凝土毁伤破坏区域形成、增大坝体损伤耗能累积量的整体规律,明显削弱了大坝的抗爆性能。