混凝土重力壩的地震裂縫分析

1、混凝土重力壩的地震裂縫分析 1.介紹由于地震的隨機(jī)性質(zhì)1、2,混凝土大壩有可能受到強(qiáng)烈地震，可能超過他們納入的范圍。一旦混凝土重力大壩遭受強(qiáng)烈地震,他們可能維持裂縫。裂縫可以穿透這些龐然大物,整個(gè)大壩可能會(huì)碎成幾塊。當(dāng)沒有后續(xù)地震或只有輕微的地震發(fā)生時(shí),分離前的滑塊是可以預(yù)防的在破解網(wǎng)站現(xiàn)有的摩擦力,使紫坪鋪水庫(kù)大壩保持穩(wěn)定。一旦受到強(qiáng)有力的地震,然而,紫坪鋪水庫(kù)大壩的穩(wěn)定性被破壞。分離前塊可能下滑,推翻,甚至崩潰。分離最高大樓倒塌后,水庫(kù)大壩的阻擋水失敗,造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。如果一個(gè)工程在施工階段注意細(xì)節(jié),那么大部分現(xiàn)有的建筑可以持續(xù)的在地震情況下不受相當(dāng)大的損害1。因此,研究行為地震

2、波下的大壩破裂和有效的抗震措施是至關(guān)重要的。數(shù)值和實(shí)驗(yàn)方法都表明,大壩一旦受損,他們不再是結(jié)構(gòu)而成塊分離的系統(tǒng)滲透裂縫(3 - 6)。這激勵(lì)了無(wú)數(shù)研究人員最近關(guān)注大壩破裂的失效分析。koyna大壩的穩(wěn)定,持續(xù)滲透裂紋,賽和克里希納首先對(duì)搖擺進(jìn)行了研究7,他們假定滲透裂紋位于海拔下游坡突然改變了。進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)8檢查裂紋的過程發(fā)生和傳播。維蘭德也研究了分離的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定一個(gè)拱壩混凝土塊在分離時(shí)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定等。9和馬拉et al。10。但是,解決動(dòng)態(tài)接觸裂紋網(wǎng)站已經(jīng)成為一個(gè)主要的條件挑戰(zhàn)的研究。處罰的方法是采用增量位移約束方程(IDCE)模型11來(lái)模擬裂紋的接觸條件。一個(gè)理論模型考慮瞬態(tài)水壓力12變化

3、沿拉伸地震混凝土裂縫發(fā)展;到有限元程序?qū)崿F(xiàn)的模型分析混凝土重力壩的抗震結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。也稱重力大壩可能接受開裂和滑動(dòng)在上層部分的強(qiáng)烈地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)。通過這種方式,他們開發(fā)了簡(jiǎn)化計(jì)算過程13生成的建議,以及大壩安全指南需求,評(píng)估組件的殘余滑動(dòng)位移的斷裂的混凝土重力壩。 然而,大多數(shù)研究都集中在確定損傷位置和分析了大壩的穩(wěn)定性。也大多數(shù)文獻(xiàn)關(guān)注的這些大壩的加固效果的評(píng)價(jià)沒有一個(gè)初始裂紋。各種各樣的鋼筋本構(gòu)模型在這些文獻(xiàn)介紹了。為了解決采用的限制債券模型、分析模型來(lái)預(yù)測(cè)粘結(jié)滑移的影響沒有引入了雙節(jié)點(diǎn)14。一個(gè)修改埋置鋼筋模型相結(jié)合的方法加強(qiáng)鋼筋鋼輕的分區(qū)方法。 本文實(shí)際project-JINANQIAO

4、碾壓混凝土(RCC)重力壩,分析檢查它抗震性能。裂縫的位置可能是首先采用混凝土壩確定age-plasticity模型。然后,紫坪鋪水庫(kù)大壩的失敗過程詳細(xì)討論,沒有鋼筋。2. 動(dòng)態(tài)接觸模型2.1。動(dòng)態(tài)接觸本構(gòu)模型 分開的兩個(gè)表面的裂紋,即主表面和從表面上看,由這兩個(gè)額外聯(lián)系面臨的動(dòng)態(tài)接觸模型。接觸對(duì)可以定義的節(jié)點(diǎn)的奴隸表面和近點(diǎn)美國(guó)東部時(shí)間的從節(jié)點(diǎn)的主表面可能會(huì)相互影響。這些點(diǎn)被稱為打擊和目標(biāo)點(diǎn),分別。線連接的方向和目標(biāo)點(diǎn)的定義是正常的方向,垂直于切線方向。打擊和目標(biāo)之間的相對(duì)位移點(diǎn)在正常和切向方向代表聯(lián)合開放和滑動(dòng)位移。2.2.鋼筋本構(gòu)模型精確地模擬常見的鋼筋的強(qiáng)化效應(yīng)的數(shù)值方法是困難的,因?yàn)?/p>

5、復(fù)雜的幾何混凝土和鋼筋之間的接觸關(guān)系,以及當(dāng)?shù)氐臋C(jī)械性能。在這項(xiàng)研究中,離散維桁架采用元素安排在裂縫位置代表著鋼筋。這些元素被認(rèn)為是銷連接到混凝土和擁有兩個(gè)學(xué)位在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由。鋼筋無(wú)效時(shí),兩個(gè)裂紋表面處于關(guān)閉狀態(tài)。在一個(gè)開放的地位,然而,鋼筋只熊的拉應(yīng)力裂紋。鋼筋的應(yīng)變是贊成的portional兩裂紋表面之間的間隙,也就是說,鋼筋的應(yīng)變明顯增加兩個(gè)裂紋表面提高之間的狀態(tài)。典型的鋼應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)出最初的線性彈性部分,收益率高原,緊隨其后的是一個(gè)應(yīng)變-硬化范圍,鋼應(yīng)力上升隨著應(yīng)變。最后,降低(與范圍加工硬化范圍)展出。圖1顯示了二次熱軋鋼材應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。一般來(lái)說,一些理想化可以引入簡(jiǎn)化圖1

6、所示的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。即使采用ide -alisations,仍然可以取得令人滿意的結(jié)果分析的實(shí)際項(xiàng)目。在此,鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡(jiǎn)化為一個(gè)初始線性彈性的部分,然后遵循線性硬化范圍(圖1 b)。在圖1 b r y明顯的屈服強(qiáng)度鋼;e u是極限應(yīng)變;和e y代表名義應(yīng)變當(dāng)鋼產(chǎn)量。當(dāng)前中國(guó)碼的基礎(chǔ)上,二次熱軋鋼材的屈服強(qiáng)度r y 310 N /2毫米,極限應(yīng)變e u是0.01。的情況下鋼元素嵌入到混凝土元素圖2 b所示。幾何關(guān)系,船舶鋼節(jié)點(diǎn)之間的元素和確定具體的元素。當(dāng)一個(gè)鋼鐵元素節(jié)點(diǎn)的謊言在一個(gè)具體的元素,節(jié)點(diǎn)的平移自由度都被消除了。自由的轉(zhuǎn)化度鋼鐵元素的dom節(jié)點(diǎn)約束的插入值的相應(yīng)的自由度具體的

7、元素。3. 失效分析JINANQIAO碾壓混凝土重力壩的地震JINANQIAO水電站(圖10)位于金沙江中游。三峽大壩位于50公里云南省麗江市,中國(guó)。根據(jù)地質(zhì)研究所的研究成果中國(guó)地震局在壩址基本地震烈度8度在中國(guó)規(guī)模強(qiáng)度。的水平地面加速度地震基巖的恢復(fù)時(shí)期的5000年和10000年是0.399克和0.475 g。項(xiàng)目完成后第一個(gè)發(fā)電機(jī)在2010年6月手術(shù)。的橫截面圖10中的大壩b顯示大壩高160米,寬15.95米,底部寬154.8米,下游坡1:0.75 1:0 . 3和上游坡低于海拔1330.00米。在分析,混凝土的質(zhì)量密度為2400公斤/米3,泊松比,彈性模量E m和緊張為不同的混凝土材料強(qiáng)

8、度f(wàn) t區(qū)如圖10所示。由于普通混凝土的拉力強(qiáng)度高比碾壓混凝土,混凝土材料區(qū),以甜,拉力強(qiáng)度高。系統(tǒng)的阻尼-蘇麥德石油8%的瑞利型阻尼在第一次和第二次與完整的水庫(kù)大壩的振動(dòng)模式。應(yīng)用靜態(tài)負(fù)荷包括大壩本身的重量,積滯水的靜水壓力與自由表面上方154米的基地和浮力。人工地震的動(dòng)態(tài)激勵(lì)包括20多歲不同峰值加速度。大壩蓄水交互所占Westergaard附加質(zhì)量的方法18。此外,一個(gè)有限的無(wú)質(zhì)量的基礎(chǔ)和一致的輸入模型,最初提出的深谷使用19包括壩基交互。紐馬克法時(shí)間步長(zhǎng)為0.01年代用于集成運(yùn)動(dòng)的方程。大壩和基礎(chǔ)discretised成四邊形元素(圖11),以3971和4160節(jié)點(diǎn)元素。坐標(biāo)原點(diǎn)位于壩踵

9、的位置,沿流向與x方向和y方向垂直方向?；A(chǔ)的范圍擴(kuò)展上游大壩高度的兩倍,下游,垂直方向。3.1.大壩的非線性地震反應(yīng)的影響非線性有限元方法和混凝土damage-plasticity模型20采用分析可能的裂紋大壩和破壞模式。大壩的破壞模式是仔細(xì)檢查在三個(gè)不同的峰值地面accel -作(PGA):設(shè)計(jì)PGA = 0.399克;檢查PGA = 0.475克;和PGA = 0.6克。非線性分析揭示的三個(gè)方面損傷(圖12),位于上游壩踵;上游坡的地方突然變化;和(3)頸部的大壩。根據(jù)設(shè)計(jì)PGA,小損傷區(qū)域顯示大壩的穩(wěn)定性。檢查下PGA,損壞區(qū)域的脖子大壩表現(xiàn)不穩(wěn)定,這可能產(chǎn)生貫穿裂縫。一個(gè)更大的損傷區(qū)

10、域的脖子可以追究PGA等于0.6克。擴(kuò)展破壞區(qū)域也涵蓋了大壩腳跟和上游坡的位置突然變化。因此,三峽大壩的潛在破壞模式在小裂縫產(chǎn)生最初在大壩下游的脖子,當(dāng)大壩下游損傷擴(kuò)展的范圍上游,穿透裂紋最終產(chǎn)生的脖子大壩。3.2.沒有強(qiáng)化失敗了大壩的過程非線性動(dòng)態(tài)分析的結(jié)果表明,產(chǎn)生滲透裂紋的脖子大壩pos -響應(yīng)。兩種類型的滲透cracks-type-I彎曲裂縫和水平裂縫時(shí)可能存在二型大壩遭受強(qiáng)烈地震(圖13)。提出了動(dòng)態(tài)接觸模型模擬了裂縫的正常和切向的行為。另外一對(duì),因?yàn)榉蛛x頂塊可以發(fā)生在各種滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地震,地球度量非線性和大變形被認(rèn)為是。裂紋的摩擦系數(shù)設(shè)置為1.0。紫坪鋪水庫(kù)大壩的失敗過程在不

11、同地震加速度峰值將詳細(xì)討論。這些accel -作了設(shè)計(jì)因素的PGA乘以2、3、4、5、6。圖14顯示了運(yùn)動(dòng)的歷史頂部與六種不同峰值accelerations-once分離塊,兩次,三,四,五,六次設(shè)計(jì)PGA-ini型。圖15顯示了運(yùn)動(dòng)歷史的分離塊在二型,與五種不同峰值加速度-一次,兩次,三,四,五次PGA的設(shè)計(jì)。的最大滑動(dòng)和聯(lián)合開了大壩不同的情況下,如表1所示。結(jié)果表明,i型和彎曲裂縫有利于改善地球-地震的紫坪鋪水庫(kù)大壩的阻力。三峽大壩會(huì)變得不穩(wěn)定在i型加速度峰值到達(dá)最初的6倍。當(dāng)大壩unsta -祝福,頂部塊幻燈片主要向上游方向,穩(wěn)定和增加滑動(dòng)位移前坳-樣,所以阻止崩潰在某種程度上。i型的崩

12、潰過程圖16所示。相比之下,在type,地震五倍原來(lái)的失敗會(huì)導(dǎo)致了大壩的功能。提出了相應(yīng)的崩潰過程在圖16 b。在分析大壩的穩(wěn)定滲透裂紋,我們可以觀察到大壩維護(hù)一個(gè)廣泛的安全保證金,因?yàn)樗鼤?huì)變得不穩(wěn)定,只有當(dāng)i型的地震峰值加速度是原來(lái)的6倍和5倍原在type。4.3.失敗過程的紫坪鋪水庫(kù)大壩的加固 雖然紫坪鋪水庫(kù)大壩維護(hù)一個(gè)廣泛的安全裕度,不確定性仍然提出了各種accident-induced災(zāi)難的因素。因此,研究大壩抗震加固措施滲透裂縫重新要求一個(gè)政府特別關(guān)注。常見的抗震加固措施是安排的鋼筋裂紋的網(wǎng)站。假設(shè)了大壩維持一個(gè)型滲透裂紋的鋼筋的影響紫坪鋪水庫(kù)大壩進(jìn)行了研究。 基于鋼筋的本構(gòu)模型和提

13、出的動(dòng)態(tài)模型,結(jié)果表明,安排鋼筋裂紋部位可以減少滑動(dòng)和聯(lián)合開放頂部分離塊。所以的安排鋼筋裂紋部位有利于提高分離塊頂部的穩(wěn)定。然而,布局鋼筋及其數(shù)量需要考慮仔細(xì),特別是在這樣的大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。確保鋼筋可以減少分離塊頂部的滑動(dòng)和聯(lián)合開放金-ANQIAO碾壓混凝土重力壩,所需數(shù)量的鋼筋應(yīng)安排在五行40 200破解網(wǎng)站,在上游和下游的臉(圖17)。此外,為了滿足規(guī)定的應(yīng)力和應(yīng)變中國(guó)規(guī)定的鋼筋代碼,需要采取工程措施,確保足夠的長(zhǎng)度免費(fèi)的部分鋼筋的裂紋。這些措施類似于安排contrac -鋼筋聯(lián)合拱壩的位置。在中國(guó),一些拱壩,如小灣水電站拱壩,需要進(jìn)行收縮增援部隊(duì)為了減少開口寬度21。如果自由伸展的長(zhǎng)度的鋼筋不夠,鋼筋的應(yīng)力裂紋部位可能超過其抗拉強(qiáng)度。因此,這些措施不會(huì)降低頂部分離的滑塊和聯(lián)合。對(duì)大壩滲透裂紋、2米到3米筋的長(zhǎng)度自由伸展部分是有利的。 在不同情況下,鋼筋安排(表2),頂部分離塊的運(yùn)動(dòng)的歷史圖18所示。如圖所示,通常應(yīng)用鋼筋措施可以有效地減少地震紫坪鋪水庫(kù)大壩的反應(yīng),有助于提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。 在不同情況下,鋼筋安排,紫坪鋪水庫(kù)大壩地震反應(yīng)的Ta -所示祝福3,我們可以看到這種情況下4可以合理。在例4中,鋼筋的應(yīng)變可以控制在一個(gè)競(jìng)賽伴侶拉伸應(yīng)變的1%。相比之下,沒有鋼筋,安排的鋼筋裂紋網(wǎng)站可以減少開口寬度