沙牌碾压混凝土拱坝抗震稳定性分析

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1、长春工程学院工程硕士学位论文摘要伴随着我国水利工程建设的迅猛发展和新型碾压筑坝技术水平的快速提高，在水资源蕴藏量丰富的西南地区，一批高度在200~300m级的超高拱坝（如小湾拱坝292m，锦屏水电站305m）正在规划设计或施工建设中，而这些地区又位于我国高烈度地震频发区域，有的抗震设防烈度甚至达到Ⅺ度。在这些高烈度地区修建的高坝大库，坝体的抗震性能将直接关系到下游地区的人民生命财产安全，其后果也将是灾难性的。因此，研究高地震烈度地区高坝大库的抗震安全稳定等问题至关重要。本文依托沙牌碾压混凝土拱坝为工程背景，沙牌拱坝原抗震设防烈度为Ⅶ度，却抵抗了远

2、超其抗震设防烈度的8级汶川强烈地震（沙牌坝址区为Ⅷ度），表现出拱坝超强的承载能力。采用最大峰值地震加速度为0.2g，相当于Ⅷ度地震工况，对沙牌拱坝进行抗震安全复核。重点研究碾压混凝土层间结合处薄弱层的存在对坝体抗震性能的影响，利用通用有限元软件ANSYS分别建立了不考虑碾压混凝土层间结合处存在薄弱层模型Ⅰ和考虑碾压混凝土层间结合处存在软弱薄弱层的模型Ⅱ两种拱坝有限元计算模型。首先采用模态分析方法比较了两种模型分别在空库、死水位及正常蓄水位工况下自振特性，得到不同水位工况下两种计算模型的自振特性和振型分布规律；其次运用振型分解反应谱法和动力时程分析

3、法分别对两种模型进行动力分析计算，对比分析了坝体在地震动响应下的结果及其位移、应力分布规律。计算结果表明，在边界条件和荷载作用均相同的情况下考虑碾压混凝土层间结合处存在软弱薄弱层后，将使得坝体的位移和应力变大，甚至会超过规范规定容许值，说明层间薄弱层的存在会降低坝体的整体稳定性。结合有限元模型静、动力分析计算结果，按强度最不利应力叠加原则和按稳定最不利应力叠加原则分别对沙牌拱坝进行抗震安全稳定分析，由此所得拱坝静、动综合应力分布结果。结果表明沙牌拱坝坝肩处为坝体抗震的薄弱部位。并依据数值模拟的结果分别从设计、施工角度等方面提出相关抗震安全措施。本

4、文研究成果可对设计及类似工程提供一定的参考和借鉴。同时，对于高烈度地区的高坝大库进行动态分析仍是非常复杂的问题，其动力分析中一些问题的处理还有待进一步的深入研究。关键词：碾压混凝土拱坝；薄弱层；地震动响应；抗震安全评价I长春工程学院工程硕士学位论文AbstractWithrapiddevelopingofChina'swaterconservancyprojectandimprovementofnewRCCdamtechnologylevel,alotofultrahigharchdamswhoseheightisin200~300m(sucha

5、sXiaowanArchDam292m&Jinpinghydropowerstation305m)werebuiltinthesouthwesternregionwiththewaterresourcesandfrequentearthquake.Theadopteddesignlevelofearthquakegroundmotionreachstoelevendegreesintheseregion.Oncedamaged,theseismicsafetyofthedamwillbedirectlyrelatedtothesafetyofpe

6、ople'slifeandpropertydownstreamandtheconsequenceswillbedisastrous.Therefore,itisverysignificantthatanti-seismicsafetyandstabilityofthehighdamunderhighintensityseismicaction.ThepracticalprojectofShapaiRCCarchdamissimulated.theoriginalseismicfortificationintensityofShapaiarchda

7、missevendegrees,butresistancetothe8levelofWenchuanviolentearthquakewhichexceeditsseismicfortificationintensity(Shapaidamareaiseightdegrees),theresultsshowingthesuperloadingcapacityofarchdam.Therefore,thispaperuses0.2gasthemaximumpeakearthquakeacceleration,thesameaseightdegree

8、earthquakecondition,makestheseismicsafetyreviewofShapaiarchdam.Thein