非均质无限地基上高拱坝动力响应分析

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1、第25卷增2岩石力学与工程学报Vol.25Supp.22006年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2006非均质无限地基上高拱坝的动力响应分析杜建国，林皋，胡志强(大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116024)摘要：地震作用下拱坝–无限地基的动力相互作用将对拱坝的地震响应产生重要影响。虽然很多学者曾经提出过各种相互作用的计算模型，但是绝大多数都是基于均质地基或有限地基假定的。利用比例边界有限元方法能够方便地模拟非均质无限域的优点，研究非均质无限地基对双曲高拱坝动力响应的影响。拱坝、地基和库水都利用比例边界有限元方法模拟，从而

2、减少大量的计算量。在假定地基弹性模量随深度按指数变化的前提下，分析研究210m高的大岗山双曲拱坝分别坐落在无质量地基、均质无限地基和非均质无限地基3种情况下的拱坝加速度频响曲线。通过与刚性较大的重力坝结构对比发现，无限地基的远场非均质特性对拱坝的动力响应影响较小。这是因为与重力坝不同，双曲高拱坝坝体与坝基之间的连接相对较为柔性，所以远场地基刚度变化对拱坝地震响应的影响较小。经进一步对近场地基刚度变化的分析发现，近场地基对拱坝地震响应产生一定影响。分析结果具有普遍意义，对强震区的高拱坝建设可以提供重要参考。关键词：水工结构；高拱坝；非均质无限地基；比例边界有限元法；动力响应中图分类号：TV312

3、文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)增2–4104–08DYNAMICRESPONSEANALYSISOFHIGHARCHDAMSSITEDONINHOMOGENEOUSUNBOUNDEDFOUNDATIONDUJianguo，LINGao，HUZhiqiang(SchoolofCivilandHydraulicEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian，Liaoning116024，China)Abstract：Dynamicinteractionbetweenarchdamandunboundedfoundationha

4、sgreatsignificanceontheseismicresponseofdamstructure.Althoughvariouscomputationalmodelsforarchdam-foundationinteractionhavebeendevelopedbyresearchers，mostofthesemodelswerebasedontheassumptionofuniformhomogeneousfoundationmedium.Takingadvantagesofthescaledboundaryfiniteelementmethod(SBFEM)，theinfluen

5、ceofthefoundationinhomogeneityontheseismicresponseofhigharchdamsisstudied.Thearchdam，theunboundedfoundationandthereservoirareallmodeledbytheSBFEM.Discretizationiscarriedoutonlyondam-foundationinterfaceandthesurfacesofdamstructure，thusthecomputationaleffortisreducedtoagreatextent.Assumingthattheelast

6、icmodulusoftheunboundedfoundationvariesaccordingtoanexponentiallawalongthedepth，complexfrequency-responsefunctionsofa210mhighdoublecurvaturearchdamarecalculated.Threecaseshavebeenstudiedandcompared，namely，masslessfoundation，homogeneousunboundedfoundationandinhomogeneousunboundedfoundation.Itisfoundt

7、hat，incontrastwiththecaseofgravitydams，thefoundationinhomogeneitybringslittleinfluenceontheseismicresponseofarchdams.Thisphenomenoncanbephysically收稿日期：2005–12–17；修回日期：2006–03–29基金项目：国家自然科学基金重点项目(50139