强震作用下高拱坝抗震安全分析

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1、３３２西安理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１８）Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．３ＤＯＩ：１０．１９３２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００６４７１０．２０１８．０３．０１４强震作用下高拱坝抗震安全分析李晓娜１，王嘉威１，李同春２，黄灵芝１，何金文３（１．西安理工大学水利水电学院，陕西西安７１００４８；２．河海大学农业工程学院，江苏南京２１００９８；３．三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌４４３００２）摘要：一大批高拱坝在我国西部强震区建设、运行，高拱坝抗震安全至关重要。本文采用混凝土四参数损伤模型，模拟高拱坝在强震作用下的抗震安全问题。通过超载地震加速

2、度峰值，研究不同超载倍数下，高拱坝抗震安全性能。分析表明，在强震作用下，坝体靠近建基面及坝体中上部损伤值较大，且随着加载倍数增加，损伤值逐渐加大，分布区域亦相应增加，当超载地震加速度峰值倍数为２．０时，坝体已偏于不安全。研究给出了高拱坝坝面损伤分布情况，为高拱坝抗震安全评价提供一种新的思路。关键词：强震作用；高拱坝；四参数损伤模型；抗震安全中图分类号：ＴＶ３１３文献标志码：Ａ文章编号：１００６４７１０（２０１８）０３０３３２０６犛犲犻狊犿犻犮狊犪犳犲狋狔犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犺犻犵犺犪狉犮犺犱犪犿狌狀犱犲狉狊狋狉狅狀犵犲犪狉狋犺狇狌犪犽犲１，ＷＡＮＧＪｉａｗｅｉ１，ＬＩＴｏｎｇｃｈｕｎ２，

3、ＨＵＡＮＧＬｉｎｇｚｈｉ１，ＨＥＪｉｎｗｅｎ３ＬＩＸｉａｏｎａ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ４４３００２，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪

4、犮狋：ＬａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈａｒｃｈｄａｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄａｎｄｈａｖｅｗｏｒｋｅｄｉｎｔｈｅｈｉｇｈｓｅｉｓｍｉｃｓｏｕｔｈｗｅｓｔｏｆＣｈｉｎａ．Ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｓａｆｅｔｙｏｆａｒｃｈｄａｍｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｆｏｕｒｐａｒａｍｅｔｅｒｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓａｆｅｔｙｏｆａｈｉｇｈａｒｃｈｄａｍｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｅｖｅｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ．Ｐｅａｋａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｅａｒｔｈｑｕａｋｅｉｓｏｖｅｒｌｏａｄｅｄ．Ｄｉｆｆｅ

5、ｒｅｎｔｏｖｅｒｌｏａｄｒａｔｉｏｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｓａｆｅｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｉｇｈａｒｃｈｄａｍｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｕｎｄｅｒｓｅｖｅｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｎｅａｒｂｙｐｌａｎｅｂａｓｅｓｕｒｆａｃｅａｎｄｍｉｄｄｌｅｕｐｐｅｒｐａｒｔｏｆｄａｍ，ｔｈｅｄａｍａｇｅｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｏｔｈｅｒｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｄａｍａｇｅｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｌｏａｄｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｒｅａａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓ

6、ｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｕｎｄｅｒｏｖｅｒｌｏａｄ２．０ｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅｐｅａｋｓｅｉｓｍｉｃａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄａｍｉｓｕｎｓａｆｅｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈａｒｃｈｄａｍｓｕｒｆａｃｅｄａｍａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｇｉｖｅｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｔｒａｉｎｏｆｔｈｏｕｇｈｔｆｏｒｈｉｇｈａｒｃｈｄａｍｓｅｉｓｍｉｃｓａｆｅｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｔｒｏｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅａｃｔｉｏｎ；ｈｉｇｈａｒｃｈｄａｍ；ｆｏｕｒｐａｒａｍｅｔｅｒｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌ；ｓｅｉｓｍｉｃｓａｆｅｔｙ［２］在强震作用下高拱坝一旦发生溃

7、决将严重威胁臂梁完全断裂。２００８年汶川地震中的沙牌拱坝［３］下游人民群众的生命财产安全。历史上也曾有拱坝遭受的地震动也超过设计地震动，尽管大坝保持发生震害的例子，例如，秘鲁的费雷尔拱坝遭受强震整体安全，但在下游坝体中上部高程也发生了水平［４］后，坝体出现一垂直裂缝，与基岩接触处有渗漏，最开裂。因此，研究强震作用下的高拱坝抗震安全终导致大坝处于危急状态［１］；美国的Ｐａｃｏｉｍａ拱坝是非常必要的。