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水利工程论文-拱坝-可压缩库水-地基地震波动反应分析方法.doc

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水利工程论文-拱坝-可压缩库水-地基地震波动反应分析方法.doc

水利工程论文-拱坝-可压缩库水-地基地震波动反应分析方法摘要:本文采用理论数值模型严格模拟可压缩库水与拱坝、地基间的动力相互作用,提出了一种拱坝?可压缩库水?地基系统地震波动反应的时域显式分析方法.针对位于Ⅸ度地震设防区、坝高292m的小湾高拱坝,用本文方法进行了地震动力反应分析,得到如下结论:考虑库水可压缩性将显著降低对小湾拱坝抗震起关键控制作用的部位的动拉应力,降低幅值可达45?表明附加质量模型过分夸大了小湾拱坝的地震动应力反应,对小湾拱坝的抗震安全评估是不合理的.关键词:拱坝可压缩库水库水地基相互作用地震反应1研究现状Clough[1]基于有限元法开发了最早的拱坝地震反应分析程序——ADAP,其中将地基模拟为带有固定边界的无质量弹性体,没有考虑库水的影响.在ADAP程序的基础上,Kuo[2],Ghanaat和Clough[3]将库水视为不可压缩水体以附加质量的方式考虑了库水动水压力的影响,开发了计算程序EADAP.为了考虑库水可压缩性的影响,Fok和Chopra[4]在频域内建立了拱坝—库水—地基系统动力相互作用分析的三维有限元子结构模型,但其中地基为无质量弹性体,没有考虑行波影响,以吸收系数表述的阻尼吸能边界来近似模拟库水—地基的动力相互作用,吸收系数根据库底地质条件估算,由于无质量地基可以避免地基惯性引起的对入射地震动的放大效应,但不能合理代表坝体—地基的动力相互作用,表示库水—地基动力相互作用的库底吸收系数也是基于库水和均匀半无限空间的波反射表达式而提出的近似关系,研究对象的实际几何形状以及库区的地质、地貌特征使得该系数很难估计,实际上反射系数模型仅仅计入了地基的阻尼影响而未能考虑到地基惯性的影响,通常应用的一维模型的反射系数也不全面,理论上它会低估三维实际地基的辐射阻尼效应.此后,Tan和Chopra[5,6]改进了Fok和Chopro[4]模型,用边界元离散地基,在坝体—基岩动力相互作用中考虑了基岩的惯性和阻尼,但仍保留了在坝体—地基交界面一致地震输入的假定和库底吸收边界条件的假定.Dominguez和Maeso[7]在频域内建立了拱坝—库水—地基系统动力相互作用分析的三维边界元模型,严格考虑了坝体—库水动力相互作用、坝体—地基动力相互作用、库水—地基动力相互作用,比较了严格的库水—地基动力相互作用模型与Fok和Chopra库底吸能边界模型在简谐输入

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