浅论高坝动水压力及气幕隔震机理研究

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1、四川大学博士学位论文高坝动水压力及气幕隔震机理研究姓名：隆文非申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：刘浩吾20050910四川大学工学博士学往论文高坝动水压力及气幕隔震机理研究岩土工程专业博士生：隆文非指导教师：刘浩吾捅矍坝库系统在地震时的相互作用是水工抗震设计的重要课题。研究大坝一库体一地基相互作用是当代高坝抗震分析的核心，难点在于大坝一库水相互作用或流固耦合问题，即动水压力问题。动水压力是危害坝体安全的一个不可忽视的重要因素，尤其是对高坝。弄清动水压力的分布规律，在工程抗震设计中，有针对性地采取符

2、合科学原理的减震或隔震措施，对于提高大坝，尤其是强地震区高坝的抗震安全性具有重要的科学价值和实际意义。为此，本文密切结合国家自然科学基金项目(批准号：50379029)，以动力试验为重点运用一系列数学、力学等理论在机理上对重力坝气幕隔震的“坝一库一地基—气幕系统”进行了深入研究，并进行了高拱坝气幕隔震的动力试验设计，提出了一些新思想、新方法。本文主要研究内容及其成果有：1、首次完成了重力坝坝体一气幕一库体振动台模型试验，验证了高坝气幕隔震的理论分析和数值模拟的计算成果，进一步用动力试验手段揭示了大坝气幕隔

3、震的机理以及抗震设计要点，表明模型试验的动水压力因气幕隔震的削减效果与数值模拟计算结果基本相符，有力地验证了高坝气幕隔震的科学意义和减震性能及其工程应用前景。2、从方程分析法和量纲分析法的角度，分析了“重力坝坝体一库体—气幕系统”的相似关系。针对气幕的工作机理和特点，抓住系统的关键因素和主要的相似要求，并考虑试验的精度及制作模型的技术措施，确定了龙滩重力坝坝体一库体一气幕系统的相似关系。3、根据模型材料的相似特性要求、模型材料的配比和力学特性，研制了龙滩重力坝坝体一库体一气幕系统中满足相似关系大型振动台模

4、型试验的坝体模1四川大学工学博士学位论文型材料配方、气室结构、试验方案及试验技术措施，并得到试验结果的检验，测试数据基本合理可信。4、大型振动台动力模型试验的结果检验了非线性有限元数值分析模型和方法的适用性，这为进一步研究和运用大坝气幕隔震技术提供了计算方法和分析手段。5、以重力坝坝体一库体一气幕系统振动台模型试验为基础，对拱坝坝体一坝基一库体一气幕系统进行了数值分析，确定了系统的相似关系，研制了坝体、坝基满足相似关系的材料配方，并对系统振动台试验进行了设计。综上，为了探讨气幕的防震及隔震效果，本文对重力

5、坝坝体一库体一气幕系统进行动力模型试验研究。试验结果及数值分析表明，气幕隔震时，重力坝坝面动水压力可降低65％以上，并对坝体在地震中的动力响应有较大的抑制作用。因此气幕在地震中具有良好的隔震性能，对提高高坝的抗震安全性具有重要的科学意义和实际价值。关键词：动水压力，大坝气幕隔震，大坝地震反应，动力相似，材料配方，振动台动力试验Ⅱ四川大学工学博士学位论文ResearchoiltheHydrodynamicPressuresandtheMechanismsofAir··CushionisolationofHi

6、gh--DamsMajor：Geo—technicalEngineeringPh．D．Candidate：LongWenfeiSupervisor：LiuHaowaAbstraetTheinteractionbetweendamandreservoirsystemsduringearthquakesisanimportantdisciplinaryfortheearthquake—resistancedesignofhydraulicstructures．Recently，researchfocushas

7、concentratedontheinteractionofdam—reservoir-foundationsystem．Difficultiesexistinginthisresearcharetheinteractionofdam-reservoirsystemand／orthecouplingsbetweenthefluidandthesolid，namelythehydrodynamicpressures．Hydrodynamicpressurescanbeanimportantcauseofda

8、mfailure，especially，forhigh—dams．Forantiseismicdesign，understandingthecharacteristicsofhydrodynamicpressuredistributionhasagreatimportancesothatsafetymeasurestoreducetheearthquakeeffectsCallbetakenaccordingly．Inthis