摘要：研究拱坝结构抗震性能及破坏形态的重要手段为拱坝振动台动力模型试验,试验配制一种以重晶砂、重晶石粉和水泥为主要成分的模型材料,结合选用的振动台所具备的条件及模型材料的力学性能,设计拱坝振动台试验模型,并测试和获取其在不同地震荷载下的动力响应。选择某一工况进行分析,该工况下结构开始出现明显裂缝损伤并逐渐发展。通过分析该工况下结构动应变响应,分析其损伤出现的时间,由此将该工况分为4个时段。通过计算分析不同时段多个加速度响应测点的加速度放大系数,并引入模态参数辨识的数值子空间辨识算法和ARX模型辨识法,计算不同时段+拱坝模型的自振频率和阻尼比,并将其与损伤发展情况相对比,以分析拱坝模型损伤发展情况及其结构动力特性。研究结果可为拱坝振动台试验制作和结果分析提供价值性参考,并可为拱坝结构动力特性参数识别和损伤诊断方法提供验证素材。

摘要：坝肩岩体的工作性状是评价拱坝整体稳定性的重要依据,也是特高拱坝设计与安全调控的重点与难点。数值模拟分析中,以拉裂及压剪屈服区域发育范围的传统评价方法无法考虑岩体及结构面损伤屈服程度,且难以准确评判断层等对应力状态敏感材料的工作性态。为此,提出一种基于应变增量判断建坝蓄水后坝肩结构面是否进入屈服状态,采用塑性单元体积与其应变增量的乘积为指标的拱坝整体稳定性评价方法,并采用该方法对ZY特高拱坝展开研究,揭示了其坝肩岩体及结构面在正常运行工况及超载条件下整体稳定特征演化规律,厘清了显著影响坝肩稳定性的断层及结构面,为特高拱坝整体稳定性评估及加固措施优化调控提供了技术支撑。

摘要：我国的特高拱坝多建于西南地区,西南地区处于地震多发区,且震级大、烈度高,因此特高拱坝的抗震安全一直是重点关注问题。本文以位于强震区的大岗山特高拱坝为研究对象,采用真实破裂过程分析软件RFPA 3D-Dynamics开展地震动力响应数值模拟。研究了地震作用下坝体变形、应力变化规律,根据损伤演化及声发射变化规律提出大岗山拱坝地震作用下的潜在失稳损伤区域。研究结果表明:拱坝坝体内部随地震波扰动发生局部应力集中、应力释放现象,拱坝在设计地震波(地震峰值加速度0.5575 g)作用下能够依靠自身结构调整,保持变形协调,应力分布合理,无大规模损伤破坏。在1.5倍设计地震波情况下,拱坝顺河向位移突变量超过240 mm,远超坝体正常位移变形范围,此时拱坝发生大规模损伤开裂现象,且主要损伤开裂区域为拱冠梁顶部及左右半拱中上部区域。通过研究拱坝地震荷载作用下的动态响应特征,分析损伤演化规律,能够较为直观地判断拱坝易受损区域和掌握拱坝工作性态。

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：通过引入多轴有效硬化函数和S型率相关强度准则,改进了混凝土损伤塑性(concrete damage plasticity,CDP)模型,称为S-CDP模型,能够更加合理地反映混凝土材料的应变率效应和三维塑性变形行为。基于S-CDP模型建立了大岗山拱坝的率相关数值模型。利用所建的率相关数值模型,分析了地震作用下坝体混凝土的应变率分布规律、动态增长因子的变化规律以及混凝土应变率效应对坝体动力响应的影响。结果表明,S-CDP模型能够合理反映受拉区混凝土材料的率效应,在地面峰值加速度为0.557g,0.663g,0.836g的地震动荷载作用下,拱坝坝体混凝土的动强度增长最多能达到23%,然而并不能保证坝体混凝土的动强度始终提高20%及以上。在水工建筑物抗震设计时,若将混凝土的动强度提高固定的20%,可能会造成计算的损伤结果与实际的损伤有所偏差,动强度提高固定的20%计算得到的损伤结果相较于该文中采用S-CDP模型计算得到的损伤结果偏大。因此在水工建筑物抗震设计时,推荐选用合适的混凝土率相关本构模型进行计算,以尽可能的保证计算的精确度。

摘要：为整体提高旭龙水电站主体工程的安全可靠性与经济环保性,通过对大坝、泄洪消能、地下厂房等建筑物布置的深入研究与方案比选,使枢纽主要建筑物避开不良地质构造范围,并利用优良的河床坝基与右岸地下电站围岩条件,确定了河床布置混凝土双曲拱坝、采用全坝身泄洪3表孔加4中孔,右岸布置地下厂房,左岸布置导流洞的紧凑枢纽布置格局。该方案降低了边坡开挖高度,减小对工程区环境影响,优化减少工程占地面积与开挖等土建工程量,显著节省了工程投资,充分体现了环保设计理念,可为《长江保护法》实施后的水电站枢纽布置设计提供参考。

摘要：在实现侵彻损伤拱坝拱梁分载算法并获得坝体极限承载力下限解的基础上,提出与之配套的安全预警指标。对于应力控制指标,以现行拱坝设计规范为依据,参考国内外拱坝工程常规应力控制标准,提出拱坝在侵彻损伤工况下应力控制的绝对指标与相对指标,并提出拱坝整体应力的3级预警体系;对于极限承载力控制指标,提出基于相对指标的拱坝极限承载力3级预警体系;最后,对某拱坝进行虚拟损伤工况下的应力与极限承载力分析,并根据本文提出的应力与极限承载力预警指标,进行预警信息的模拟发布。与之前的研究成果共同构建了“应力分载算法-极限承载力分析-坝体安全预警”平台,为拱坝在遭受侵彻破坏后的快速损伤效应评估与安全控制决策提供支撑。

摘要：基于黏弹性人工边界与相应地震动输入方法,推导了任意角度下三维SV波斜入射时的等效节点荷载,构建了考虑地震波斜入射的三维黏弹性静-动力统一人工边界,探究了三维情况下混凝土拱坝在地震波斜入射时的地震动响应,应用于Nam Ngum 5重力拱坝-库水-地基系统的地震响应分析中。研究结果表明:当SV波斜入射角度逐渐增大时,坝体关键点的顺河向位移、主应力以及动水压力峰值均呈现逐渐增大的趋势,横河向位移呈现逐渐减小的趋势;其中25°与0°入射相比,坝顶点顺河向位移从0增加至0.15 m,横河向位移影响较小仅减小0.011 m;坝踵点、坝趾点主应力与斜入射角度存在明显差异,当入射角度为25°时,主拉应力与主压应力峰值相较于垂直入射分别增加了1.41 MPa与3 MPa;坝踵处动水压力峰值也在入射角度为25°时达到最大为0.33 MPa与-0.29 MPa;需要在类似实际工程设计中应考虑地震波斜入射的影响。

摘要：拱坝施工期温度受到气温、冷却通水、表面保温等因素影响,热学参数实际值与室内试验测值之间存在较大误差。通过分布式光纤测温技术获取的温度数据和人工蜂群智能优化算法对混凝土热学参数进行识别,实时获取混凝土热学参数变化规律。对于在寻找函数最优值时传统的人工蜂群算法存在求解速度慢、容易陷入局部最优等问题,通过引入全局最优解,并与遗传算法中的交叉操作相结合建立了引入交叉算子的全局人工蜂群优化算法。考虑冷却水管多档通水和外界气温等因素,将改进的全局人工蜂群算法应用于白鹤滩拱坝热学参数反演,分析结果表明基于改进全局人工蜂群算法反演计算的混凝土温度与实测值吻合较好,改进全局人工蜂群算法在拱坝热学参数反演中具有较好的适应性。

摘要：提出基于博弈理论的多目标求解方法,给出多目标问题的博弈描述和各博弈方策略空间的计算方法,研究:1)利用Nash均衡模型求解无目标偏好的多目标竞争问题;2)利用Stackelberg寡头模型求解有目标偏好的多目标竞争问题;3)利用合作竞争模型求解关注整体得益的多目标设计问题;并给出相应的技术步骤.以白鹤滩拱坝体型的三目标博弈设计为例,取体积目标、坝体最大主拉应力目标和坝体应变能目标为博弈方,分别采用Nash均衡模型、Stackelberg寡头模型和合作竞争模型进行博弈求解,设计结果显示拱坝的体积方量、应力、应变能和位移等较初始体型的变化改善情况,实现了各博弈模型的设计目的,表明了多目标博弈设计方法的有效性.