文献综述和外文翻译

编号 学号 编号 学号 10624042 文献综述和外文翻译文献综述和外文翻译 2010 届本科 届本科 学学 院 院 专专 业 业 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 完成日期 完成日期 2010 年年 04 月月 25 日日 文文 献献 综综 述述 题题 目 目 溢流坝设计相关问题的探讨溢流坝设计相关问题的探讨 1 溢溢流流坝坝设设计计相相关关问问题题的的探探讨讨 摘摘要要 溢流坝是坝顶可泄洪的坝 其产生较早发展迅速以及其显著的优越性因而具有良好的 前景 在国内 有广泛的应用 本文对溢流坝设计所涉及的几个方面进行探讨 目的在于全面了 解溢流坝 介绍内容包括溢流坝的定义历史发展 过流形式 设计要求 消能防冲与水流形态 裂缝与气蚀 由于溢流坝目的在于溢流 其特殊的任务要求其应当具有相当的各方面特性 以 满足正常工作 其整体还是细部的工作都不容忽视 在长期的应用实践中也暴露了一些问题 本文在解决工程实际问题时只做了简要介绍与概述 溢洪坝作为宣泄洪水的水工建筑物在过 流过程中 高速水流对混凝土表面的空蚀破坏是相当严重的 为保证大坝安全运行 设计时 必须认真对待 文章对溢流坝的消能防冲 水流形态 裂缝气蚀因素有相关论述 近期的溢 流坝坝建设中 在新型消能工技术 通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展 关键词 关键词 溢流坝 消能 裂缝 气蚀 1 1 概概述述 溢流坝 overflow dam 是坝顶可泄洪的坝 亦称滚水坝 溢流坝一般由混凝 土或浆砌石筑成 按坝型有 溢流重力坝 溢流拱坝 溢流 支墩坝和溢流土石坝 后者仅限于溢流面和坝脚有可靠防护设施 单宽流量比较小的低坝 和厂房结合在 一起 作为泄洪建筑物的坝内式厂房溢流坝 厂房顶溢流和挑越厂房顶泄流的厂坝 联合泄洪方式 可用在高山狭谷地区 是宣泄大流量时 解决溢洪道和电站厂房 布置位置不足的一种途径 也是从溢流坝发展起来的新形式 2 2 发发展展 溢流重力坝是溢流坝中修建较多 运行经验丰富的坝型 巴西图库鲁伊水电 站的重力坝 最大坝高 86m 23个溢流孔 总泄流量 104400m3 s 中国河北省 潘家 口水利枢纽重力坝 坝高 107 5m 设计最大泄流量 56200m3 s 部分采用宽尾墩形 式的新型消能 它们都是世界上泄量较大的高水平的溢流重力坝 具有很好的消能 防冲效果 支墩坝中溢流大头坝与溢流重力坝相近 高溢流平板坝 由于溢流面板 较单薄 不利抗震 采用不多 连拱坝由于拱筒和溢流面 边墙连接结构复杂 很 少做为溢流坝 溢流拱坝除坝体结构常较单薄外 由于平面呈拱形 泄流朝径向集 中是明显不利的水力条件 早期的拱坝 担心下游冲刷和坝体振动 都不敢采用大 流量坝身泄洪 而另辟坝外溢洪道 1950年以来 中国修建了各种类型的溢流拱 坝 如溢流跌坎式 挑坎式 溢流面板滑雪道式以及高低坎对冲 窄缝 转向挑坎 等消能工形式 较好地解决了拱坝消能防冲 抗震减蚀等问题 使得溢流拱坝建设 在中国有了较大的发展 湖南省凤滩水电站腹拱式溢流拱坝 设计泄洪流量达 32600m3 s 是世界上泄流量最大的溢流拱坝 采用独特的高低坎对冲消能 效果甚 佳 一般泄水建筑物下游的消能设施工程量大 造价昂贵 近10多年来 国内外 不少学者对把泄流和消能设施结合为一体的溢流坝面阶梯式消能工作产生了极大 溢流坝设计相关问题的探讨 2 兴趣 阶梯式溢流坝即是在溢流坝面上从胸墙附近直到坝趾处设置一系列阶梯 阶 梯的外包线一般仍按标准的溢流面曲线如 WES曲线来设计 它主要利用坝面阶梯上 水流所形成的横向旋滚及其与主流之间的剪切和动量交换来达到消能的目的 且由 于坝面水流掺气 更增强了消能效果 阶梯式溢流坝早在本世纪初就有应用 1971年英国的Essery等 1 针对阶梯式 溢流坝设计作了一些试验研究 直到1982年 美国垦务局对建在犹他州的上静水 坝的阶梯溢流坝进行了水工模型试验 2 此试验研究对阶梯式溢流坝设计很有用 且激发了以后的研究及应用 另外 阶梯溢流坝的发展与新型的碾压混凝土筑坝技 术的发展紧密相连 若采用碾压混凝土 RCC坝 将坝面做成阶梯状 可以加快施 工进度 缩短工期 节省投资 3 阶梯式溢流坝早在 20 世纪初就有应用 但直到七十年代人们才开始进行研究 由于利用阶梯坝面消能可以显著减小下游消能工的工程量 获得巨大的经济效益 人们对它越来越重视 4 宽尾墩和阶梯溢流坝 流坝面闸墩尾部扩展成宽尾墩 墩后连接阶梯坝面 然 后通过反弧段与消力池相连 形成 宽尾墩 阶梯溢流坝 消力池 的水工设施 这是一种新型的消能设施 这种新的消能方式兼有宽尾墩和阶梯溢流坝面的优点 1 小流量泄流时 可充分利用阶梯旋滚消能 2 大流量泄流时 可利用宽尾墩 墩后空腔提高掺气率 以保护阶梯免受空蚀破坏 3 以阶梯为主要的掺气设施工 程最大单宽流量一般不大于 30m3 s m 而采用这种新型的消能设施后 单宽流量 得到提高 5 同时台阶式泄槽溢洪道已成为世界全国泄洪建筑物上一种通用的泄流方法 而 且应用范围更加多样化 我国对于台阶式溢流坝也已起步 并有成功的实例 国内 又出现宽尾墩与台阶式溢流坝的联合运用消能的形式 已应用于高水头 大单宽流 量 取得了突破性进展 6 3 3 溢溢流流坝坝过过流流形形式式 坝顶溢流 跌流 坝面溢流 大孔口坝面溢流 见图 1 前两者属表 面溢流 能顺利排放冰凌等漂浮物 堰顶可设或不设闸门 无闸门的溢流坝 蓄 水位只能与堰顶齐平 泄洪时要靠壅高库水位形成水头 逐渐增加泄量 适用于较 小水库或具有较长溢流前沿的溢流坝 设有闸门的溢流坝 能够调节水库蓄水位和 下泄流量 其堰顶高程和溢流前沿长度需根据水库和枢纽建筑物功能 泄水要求经 水库调洪计算确定 堰顶设有闸墩 用以支撑闸门 墩上架桥以装设闸门启闭设备 或设置通道 坝顶溢流的闸门检修容易 操作方便可靠 是最常见的溢流坝形式 3 a a 坝坝顶顶溢溢流流 b b 坝坝面面溢溢流流 c c 大大孔孔口口坝坝面面溢溢流流 图图 1 1 4 4 溢溢流流坝坝设设计计要要求求 有足够的溢流前沿长度和泄流能力以满足防洪要求 水流平顺 坝面无 不利的负压或振动 下泄水流不造成危害性冲刷 高水头溢流坝泄水流速可达 30 40m s 或更大 下游河床单宽消能功率可达几万甚至几十万千瓦 从溢流或泄水 段到下游消能工设计要解决好 空蚀和磨蚀 掺气和雾化 轻型结构的振动 河床和岸坡的冲刷等一系列高速水流问题 要选择合适的坝顶和堰面曲线形式 既 要有较大泄流能力 又要有稳定的水流形态和免遭空蚀破坏 容易施工的体型 较 好的消能工形式和尺寸对枢纽各建筑物的安全运行具有重要意义 近期的高坝建设 中 在新型消能工技术 通气减蚀措施等许多方面都获得了较大的进展 5 5 消消能能防防冲冲 5 5 1 1 消消力力池池与与护护坦坦 5 5 1 1 1 1 溢溢流流坝坝消消力力池池设设计计流流量量的的确确定定 在调查研究中 发现有的工程设计者错误地把消能池设计流量理解为工程中的 设计或校核洪水标准对应的洪峰流量或任意假定的某一流量 进而设计结果与实际 运用情况严重不符 因坝高速水流携带大量的动能 这些能量得不到有效的消减 大量余能由下游河床承担 导致下游河床严重冲涮 直接危及坝身的安全 导致坝 身坍蹋毁坏 设计中拟定的消能池设计尺寸达不到规范要求 其结果将由于消能池设计上不 合理 下游水垫深度不够 消能不充分 造成下游水流余能过大 导致坝身因洪水 淘刷而发生破坏 5 5 1 1 2 2 关关于于低低溢溢流流钢钢筋筋混混凝凝土土衬衬砌砌或或护护坦坦 破坏部位往往发生在收缩断向下游延伸的一段距离之内 根据流体力学中贝努 里能量守恒理论进行分析 不难证明 在收缩断面处以动能为主 相对于其它部位 的过流速度 其流速最高 因而该部位表现为 水流动量大而集中和容易发生空蚀 现象关于雍水建筑物的选型问题进行雍水建筑设计时 在可能的情况下 宜优先采 用形式较为隐蔽坝下游收缩断面部位的设计 在水毁工程实地现场考察中注意到在 多处溢流堰 坝 下游溢洪道衬砌或护坦在洪水破坏下所发生的一个特有现象 即溢 洪道的地下截潜引水形式 以充分发挥其结构简单 地下水截流可靠 造价低的特 溢流坝设计相关问题的探讨 4 点 特别是其承受洪水造成破坏的能力提高 7 5 5 2 2 消消能能形形式式的的初初选选 单宽流量大 而基岩比较软弱 不易采用消力池消能 因为要较长的消力池和 护坦 工程投资较大 过坝水流的弗氏数较低 不易采用底流消能的效果 另外 溢流坝段相邻的底孔坝段不易采用挑流消能 水流的相互干扰加剧 面流消能的首 要适用条件是有比较稳定的下游尾水位 抗冲刷能力较弱 溢流坝下泄单宽流量 较大 采用异型宽尾墩挑流消能 挑流消能的效果 还与溢流坝闸墩的下游形状有 关 8 5 5 3 3 影影响响溢溢流流坝坝的的效效能能因因素素 以阶梯溢流坝为例 要想提高消能率 就要采用改变阶梯高度 放缓坝坡等措施 还应设法增强坝面水流的紊动 使紊动耗散率增大 例如 在坝趾处取消反弧段 以 一直延伸到坝趾的阶梯代替 对溢洪道采用扩散形式 使其单宽流量沿程不断减小 以提高阶梯的消能率 在坝面上设置一些辅助消能 掺气设施 如掺气分流墩 在某 些阶梯的凸角处设置挑坎 使下泄的水流向上挑起 与坝面上的滑移主流碰撞混掺 从而使紊动区域增大 提高阶梯溢流坝的消能率 在考虑提高消能率的同时 还应考 虑采取一定的掺气措施以减小坝面的负压 9 蒋晓光 10 通过对二滩阶梯式过水围堰 的模型试验与new monksville 大坝的模型试验结果的对比表明 小的阶梯高度适合于 小的单宽流量 其消能率很高 而大的阶梯高度适合于大的单宽流量 但当单宽流量 增大到一定值时消能率有明显下降的趋势 台阶溢流坝在下泄较小的单宽流量时 具有较好的消能效果 在下泄较大的单宽 流量时 坝面的消能效果较差 且坝下流速较高 容易引起台阶坝面发生空化空蚀破 坏 对坝高不是太高的台阶溢流坝 在下泄单宽流量较小时利用坝面消能 而在下泄 单宽流量较大时则利用坝下较高水体进行消能和保护台阶坝面 不失为一较好的设计 思想 11 6 6 水水流流 6 6 1 1 阶阶梯梯溢溢流流坝坝面面流流场场的的紊紊流流数数值值模模拟拟 1 雷诺差分应力紊流模型能够较好的模拟阶梯溢流坝面的流场 从计算结果 明显可见阶梯上出现顺时针旋涡 2 阶梯面上的速度场可分为两部分 一是较均匀的滑移水流 二是阶梯内 的旋滚水流 3 阶梯面上可能出现负压的位置在阶梯立面的上半部分 阶梯水平面上的 压力都为正压力 最大值出现于下泄水流冲击的位置 4 从紊动能和紊动耗散率的分布可以看出阶梯坝面上水流的紊动特性和能 量转换 随着水流势能向动能转化 水流的紊动能和紊动耗散率都随之增大 12 5 6 6 2 2 坝坝下下泄泄单单宽宽流流量量 影响台阶溢流坝下流速的主要因素是坝下泄单宽流量的大小 而台阶溢流坝坝体 高度及坝面台阶高度的变化对坝下游流速的影响相对较小 因此 在台阶溢流坝的设 计中 通过溢流坝体下泄单宽流量大小的选择将是至关重要的 13 7 7 有有关关裂裂缝缝 水工混凝土建筑物的老化过程是渗透力 化学溶蚀 冻害 磨蚀 环境侵蚀等因 素长期共同作用的结果 例如 由于一年四季气温的周期交替变化 冻融破坏常常导 致混凝土大坝产生裂缝 尤其对于地处东北地区的混凝土大坝 大坝混凝土表层疏松 剥落 深层冻胀破坏的现象十分普遍 对于溢流坝段 在高速水流冲刷气蚀作用下 有时会危及大坝的安全运行 首先 带有表面裂缝的混凝土在高速水流所产生的气蚀 作用下 引起溢洪道和其他泄水建筑物的严重破坏 其次 混凝土内部膨胀产生裂缝 当水分进入后继续破坏或引起其他形式的破坏 如冻融循环破坏 裂缝分为早期裂缝和后期裂缝 温度裂缝及施工质量不满足要求是产生早期裂缝 的主要成因 水化热温升阶段在混凝土内产生压应力 后转化为拉应力 产生表面裂 缝 外界气温变化的日温差变幅和寒潮应力 在混凝土表面产生拉应力 施工质量是 引起混凝土裂缝的重要因素 对于不同部位混凝土 尽量安排不同季节施工 更要重 视保温及养生 14 7 7 1 1 混混凝凝土土破破坏坏准准则则 在进行结构分析时 对混凝土开裂的判断分下列三种情况 1 在进行闸墩裂缝 成因分析时 混凝土材料的第一主拉应力超过材料的极限抗拉强度值 则认为材料开 裂 2 在对闸墩裂缝进行跟踪 判断其是否继续发展时 若有部分混凝土单元的第 一主拉应力超过材料的极限抗拉强度值 则认为此处混凝土已经开裂 并将其拉应力 予以释放 然后重新进行计算 经过多次迭代计算后 可以跟踪裂缝发展的轨迹 3 在进行闸墩现状工况多种加固方案研究时 当混凝土材料的第一主拉应力超过材 料的允许拉应力时 则认为材料开裂破坏 15 7 7 2 2 溢溢流流坝坝裂裂隙隙 溢流坝段与挡水坝段相比 溢流坝段混凝土受气温影响敏感 溢流坝段冬季上游 面混凝土受拉比挡水坝段严重 通过计算可以看出溢流坝段上游面混凝土拉应力大于 挡水坝段 通过水下电视成果也可以看出 溢流坝段上游面混凝土较挡水坝段裂隙分 布密集 破坏程度较重 16 8 8 有有关关气气蚀蚀 气蚀与磨蚀常发生在挑坎 护坦 齿墩与尾槛等部位 除对损坏部分要及时修理 溢流坝设计相关问题的探讨 6 外 还应消除气蚀 磨蚀发生的条件 可通过水工模型验定合适的形状 尺寸 或改 善结构布置 如将消力坎等做成流线型 削去棱角 或将矩形差动坎改为梯形差动坎 或将消力池的尾槛由台阶形改为斜面梳齿形 并尽可能不发消力墩 这样即使有砂石 等杂物带入消力池 也会被水流冲掉 不致积存在池内引起磨蚀 向低压区补充空气 减少负压如在差动坎挑流的高坎侧壁开通气孔 通气孔的位置应在模型试验得出的负 压部位或稍偏上游 或加强结构物的抗蚀能力 如在已经发生或容易发生气蚀的部位 采用抗蚀能力强的材料来镶补等等 17 9 9 关关于于坝坝下下冲冲坑坑 坝后无消能措施 无很好的护坦海漫致使冲坑形成 拦河坝是以壅水建筑物 收 它的影响上游水面发生变化 呈现壅水曲线 当水流过坝 由缓流变急流 坝后流速 很大 过坝水流势能减少动能增加 在河床中消耗能量 产生了冲坑 坝面偏流坝后 迴流对下游河床的破坏 坝面过水 在设计上是等厚度的 而在实际中式不同的 过 坝水流不均匀 形成局部集中流坝后水越长度将大于计算长度而在局部产生冲刷破坏 迴流对下游河床也产生破坏作用 过坝水流不规则 下游河床不规则 水流扩散不均 匀 两岸抗冲强度不同都会产生迴流现象 18 1 10 0 小小结结 溢流坝有较好的消能防冲效果 国内建设经验丰富 发展前景广阔有较高的研 究价值 7 参考文献参考文献 1 Essery I T S homer M W The hydraulic design of stepped spillweys R Construction Industry Resesrch and Information Assonciation London Report33 26 33 2 Young M F Feasibility study of a stepped spillway A Hy draulic Division Specialty Conference C Jackson MS 1982 96 105 3 陈群 戴光清 刘浩吾 阶梯式溢流坝研究综述 J 水利水电科技进展 2002 22 1 47 4 陈群 戴光清 刘浩吾 带有曲线自由水面的阶梯溢流坝面流场的数值模拟 J 水力学报 2002 9 20 21 5 胡耀华 伍超 卢红等 宽尾墩后接阶梯溢流坝面水工设施的研究 J 水力发电学报 2006 25 5 37 38 6 杨光华 涂全良等 泰江三角洲软土地基上涵闸基础处理的现状及对策 J 广东水利水电 2008 8 23 40 7 张淑云 关于溢流坝设计的几个问题的探讨 J 东北水利水电 2001 19 7 19 20 8 尚信宽 白石水库溢流坝消能形式的选择 J 东北水利水电 2001 19 5 4 5 9 陈群 戴光清 影响阶梯溢流坝消能率的因素 J 水力发电学报 2003 4 102 103 10 蒋晓光 阶梯式溢流消能浅析 J 泄水工程与高速水流 1992 4 37 40 11 吴宪生 台阶溢流坝的应用评述 J 四川水力发电 2005 24 1 26 27 12 陈群 戴光清 刘浩吾 阶梯溢流坝面流场的紊流数值模拟 J 天津大学学报 自然科学与工程技 术版 2002 35 1 27 28 13 吴宪生 台阶溢流坝下的流速探讨 J 水力发电学报 2001 2 76 77 14 范永思 丰满水电站混凝土溢流坝病害及其加固措施研究 D 2004 32 33 15 钟长红 常晓林 周伟 陆水蒲圻水利枢纽溢流坝段闸墩加固措施研究 J 水力发电学报 2004 23 4 52 53 16 宋恩来 太平哨电站三次大坝安全定检的几个主要问题 J 东北电力技术 2009 30 3 8 9 17 葛海龙 略论溢流坝消能防冲设施破坏的原因及防治措施 J 科技创新导报 2008 14 4 5 18 刘丽华 鲁平天 然河道上溢流坝坝下冲坑成因探讨 J 中国水利与经济 2007 13 6 380 381 外外 文文 翻翻 译译 题题 目 目 重力坝设计重力坝设计 沈阳农业大学学士学位论文外文翻译 1 第五章第五章 静态和动态应力分析静态和动态应力分析 5 15 1 应力分析应力分析 a 一般分析 1 用一项对重力坝应力性的分析来确定大坝的规模和整个静态和动态负载条件下 的结构的分布应力 并探讨了结构和基础是否满足要求 通常负载条件调查概述在第 四章有表述 2 根据大坝的设计水平和类型配置规定的细致要求 重力坝应力分析应用近似简 化法或有限单元法 对于初步设计 根据美国局介绍填海工程 USBR 重力坝设 计 1976 年 简化方法利用二维模型分析悬臂梁或审判负荷捻方法用于三维分析 是恰当的 如果一个更精确的压力调查是必需的 通常在特性研究和最后设计阶段应 用有限元方法 b 有限元分析 1 有限元模型 用于大坝和地基相互作用的线性弹性静态和动态分析和非线性 分析 有限元方法提供了造型复杂的几何图形和广泛变化材料特性的能力 在边缘应 力 周围开口和紧凑的区域可以近似地用有限元模型 它可以模拟混凝土放热现象和 耦合热应力与其他负载 这种方法的一个重要优点是可随时地对涉及各种材料的复杂 基础 接缝的薄弱连接点进行压裂模拟 CG DAMS Anatech1993 年 是专门的混凝 土重力坝分析 特别是以计算机程序为目的而设计的 它执行静态 动态和非线性分 析 并包括弥散裂缝模型 其中包括离散开裂断裂力学模型的 MERLIN 萨乌马 1994 年 2 二维 有限元分析 一般适用于混凝土重力坝 设计者应该注意到 实际结 构是三维的 并应审查分析以保证二维近似值可以接受和现实 长期以来传统的混凝 土大坝与横向收缩缝 没有键控关节 二维分析应合理正确 位于狭窄山谷结构之间 陡峭的桥台和堤坝 各种山谷的不同岩石模量是必要的三维建模条件 3 特殊目的方案有重力坝地震分析 包括水动力相互作用 EADHI Chakrabarti 和普拉 1973 年 和地震混凝土重力坝其中包括水动力响应与地基相互作 用的影响 EAGD84 乔普拉 Chakrabarti 和 Gupta 1980 它们都是平面结构的 动态反映 为了动态输入这两个程序应用了加速时间记录法 SDOFDAM 计划是一个 双向电泳有限元模型 Cole 和颊 1986 用来计算水动力荷载 计算使用乔普拉的简化 程序 有限元程序如 GTSTRUDL SAP 软件 ANSYS 软件 ADINA 软件 和 ABAQUS 软件为静态和动态建模提供了大体上的功能 重力坝设计 2 5 25 2 动态分析动态分析 地震荷载的结构分析包括两个部分 一个是近似的位置和滑动稳定性分析 使用 适当的抗震系数 见第 4 章 另一个是动态内应力分析 如果以下条件存在应用随 点而定的地震地面活动 a 大坝大于等于 100 英尺 当地峰顶加速度 PGA 大于 0 2g 的最大可信地震 b 大坝不到 100 英尺 PGA 大于 0 4g 的最大可信地震 c 有闸门溢洪道坝段 宽道路 通风结构 或规则与不规则的其他坝段 d 大坝是因为事故 老化 或恶化的削弱情况 动态应力分析的要求在这种情况下将在 CECW ED 部门监督下进行逐项基础审核 5 35 3 动态分析法动态分析法 执行动态分析程序包括以下内容 a 审查地质学 地震学 构造布置 b 确定地震的来源 c 选择待选取的最大可靠的地震震级和运行基础运行的地点 d 选择待选取地震的衰减关系 e 根据在现场最严重的地震动 选择控制最大可信和运行的候选基础地震 f 选择控制地震的设计反应范围 g 选择适当的加速度 时间记录 如果加速度 时间分析是必要的 这个记录是用来整 合设计反映范围 h 选择混凝土和基础的材料动态特性 i 选择用来分析的动态分析方法 j 执行动态分析 k 动态分析评估 5 45 4 跨学科的协调跨学科的协调 一个动态分析需要的工程地质队 地震学家和结构工程师 他们必须以综合的方 法协同工作 使各部门不那么独立 例如使用不当的保守做法有使用少见的 MCE PGA 的上限值 设计反映范围的上限值 保守范围的上限值 来确定抗震结构 在执行动态分析的步骤时应充分协调 以制定一个合理的保守设计并考虑相关的风险 该结构工程师负责的动态结构分析应积极参与这一地震地面运动特征的进程 见表 5 6 为动态分析方法所需的形式 并使用表格所需的动态分析方法将 5 55 5 反映与地震相关的性能标准反映与地震相关的性能标准 沈阳农业大学学士学位论文外文翻译 3 a 最大可信地震 重力坝没有控制 MCE 的能力将不能生存 将导致生命损失或重 大财产损失 具有一定危险的非弹性行为在 MCE 控制下是可允许的 b 基础运行地震 重力坝应够控制 OBE 弹性的范围内 继续开展工作 而不需要 大量的维修 5 65 6 地质和地震调查地质和地震调查 所有水库的地质和地震调查必须在位于 2 到 4 区的地震区 调查的目的是建立控 制最大可靠的基础地震操作和相应的地面工作 并评估诱发现场地震基础脱位的可能 性 下面讨论地震控制的选择 额外信息也可在 TM 5 809 10 1 找到 5 75 7 选择控制地震选择控制地震 a 最大可信地震 选择控制 MCE 的第一个步骤是指定震级 或修改 MCE 的梅尔卡利 MM 强度为 各地震构造结构或资源区域提供现场检查 第二个步骤是根据大坝主要频率范围内的 最严重的地震震动 选择控制 MCE 和确定的基础脱位 如果有的话 还有现场制作的 能力 如果有超过一个 MCE 产生对大坝反应具有重要意义的大规模地面运动的不同频 率 每个 MCE 都应该被认为是可控制的 B 基础运行地震 1 该 OBE 的选择是根据为保护工程免受地震损伤和损失大坝耐久的理想水平 新 水坝的工程寿命通常是是 100 年 对于在工程寿命期间超标的 OBE 的概率应该是不大 于百分之五十 除非一个更为严重地震 使得地震的设计成本的节省超过了维修成本 和维修的损失的承担风险 2 OBE 的可能性分析包括发展各震源的大量的频率或震中强烈频率 反复出现 设计从原始或过去资料到预测未来发生的反复出现的数据 削弱严重参数 通常要么 选择 MM 强度的 PGA 要么现场确定 确定现场的控制循环关系 最后 根据超标值 和工程寿命的可能性选择地震的设计标准 5 85 8 地质运动的特征地质运动的特征 a 一般情况下 在指定 或震中强度 每个候选地震的位置和适当的区域衰减关系的震级之后 地面运动的震动特性预测就可以决定了 地面运动的振动有各种方式的描述 如峰值 运动参数 加速度 时间记录 加速度 或反应频谱 海斯 1980 年 Krinitzsky 和 马库森 1983 对于混凝土坝的分析和设计 地面运动振动的控制特性应该是一个依 靠现场的设计领域 重力坝设计 4 b 特殊现场的设计反映范围 1 只要有可能 特殊现场的设计反映范围应当从地震的强烈运动记录有统计地发 展 这些记录要有相似的环境和植被用以记录与其相似的水坝地震情况 重要的自然 性质 包括规模 如果可能还包括 故障类型和构造环境 传输路径属性包括距离 深度和衰减 要有尽可能多的加速度图 这些图是用来在可比条件下记录和有类似的 突出频率情况时选择设计地震 应包括设计反应区的开发 此外 加速度应选择已更 正的真实零加速度基线 为防止数字化的错误 和其他违规行为 Schiff 和 Bogdanoff 1967 年 2 凡有足够大的特定地点强震记录是不可用的 设计反应区可近似被缩放为显示 最原始评估的全体记录区域 植被路径 现场属性 可缩放的因素从几个方面获得 可缩放因子决定于划分峰值或有效峰值加速度 控制地震的峰值被重新调整将做特殊 处理 该记录的峰值速率应该随着指定峰值熟虑的升高而降低 否则记录不应该被使 用 频谱强度可用于通过使用放缩频谱强度比值 应用光谱强度的比率来决定位置和 重新调整光谱强度 USBR 1978 年 加速度衰减关系 可用于缩放加速度 通过符 合标准的加速度来符合地震所控制的距离和震级 古斯曼和詹宁斯 1970 年 因为 加速度缩放充其量是一个近似的运作 更准确的实际地震的特性是那些控制地震 这 些结果更可靠 因此 对于重力坝比例因子应该保持在 0 33 至 3 的范围内 3 为开发设计反应区的指导 据统计 强震记录在 Vanmarcke 1979 年 中已给 出 4 现场开发依赖于反应区的强震记录 如第 5 段 8B 条所述 对于适当的基础 现场开发应等于或大于平均反应区 由 Ugas 和 Lysmer 1976 年 给出 由 PGA 所确 定 此最低反应谱可以围绕其确定为一个有效的 PGA 但支持文件的确定将需要有效 的 PGA Newmark 和 Hall 1982 年 5 平均反应区记录的顺利选择应提交每个利益阻尼值 反映区的统计水平 应是 由保守地位来判定 地震设计过程和透彻的反应区发展设计在前面几步有所提到 如 果一个非常事件用来控制地震和地震记录 以扩大地壳运动的上限值 然后如果反应 谱基于 5 个或更多的地震记录 则使用反射频谱相应扩大因素 c 为加速度记录对加速度 时间的历史分析 加速度用于动态投入 应与设计反应谱和占地震动参数的峰值 频谱强度和震动 的持续时间兼容起来 兼容性定义为所有反映光谱的外层起源于选定的加速度图 通 过结构重要性的频率浮动来设计反映光谱 5 95 9 动态应力分析方法动态应力分析方法 a 一般方法 沈阳农业大学学士学位论文外文翻译 5 动态分析确定结构的反映 这种反映基于结构特点和地震荷载的性质 动态方法 通常采用模态分析技术 这种技术是基于一种简化假设 即反应在每个自然振动模块 下 可自然独立计算并且模快反应可以结合总反应的确定 Chopra 1987 年 模块技 术可用于重力坝 包括简化反应谱法和有限有限元方法 应用反应谱法或加速度 时 间法进行动态记录 一个动态分析应该首先以反应谱方法和进度为开始 直到需要更 精确的方法 当反应谱分析指出大坝的屈服 裂解 阶段时 应当使用时间 历史分析 时程 历史分析允许设计者决定非线形圈的数量 非线性延伸的偏移量 和建筑物非线 性残存的时间 b 简化反应谱法 1 简化的反应谱法计算基础震动模型非溢流部分的最大线性响应 其产生原因是 地震动水平分量 Chopra 1987 年 大坝被模拟为建在一个刚性地基上的完全受限制 的弹性块 水体力学效应被模拟为随大坝水移动的附加量 该附加量取决于震动的基 础频率和大坝模态形状与大坝和水库之间的相互作用的影响 地震荷载直接计算设计 地震获得频谱加速度 以及结构体系动态特性 2 这种简化的方法可用于无闸门泄洪坝段 有一个类似于非溢流的环节 有闸门 溢洪道的简化方法在饮水和环境卫生技术报告的 SL 89 4 中有所提出 Chopra 和 Tan1989 年 3 SDOFDAM 方案可以轻松地模拟一个大坝 采用有限元方法和乔普拉的简化程 序来估计水动力荷载 这种分析提供了大坝拉应力的合理的第一估计 从这个估计 人们可以决定是否有足够的设计或者是否细有致分析的必要 c 有限元方法