土石坝拟静力抗震稳定分析的强度折减有限元法

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1、第31卷第5期岩土力学Vol.31No.52010年5月RockandSoilMechanicsMay2010文章编号：1000－7598(2010)05－1503－07土石坝拟静力抗震稳定分析的强度折减有限元法1,22李湛，栾茂田（1.中国建筑科学研究院地基所，北京100013；2.大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所，大连116024）摘要：基于拟静力抗震设计概念，提出利用强度折减有限单元法分析土石坝的抗震稳定性，给出了两种确定地震惯性力的[1]方法：（1）依据《水工建筑物抗震设计规范》，并结合有关土石坝动态分布系数计算了沿坝高分布的地震惯性力；（2）直接利用土石坝有限元地震

2、动力反应分析得到的单元节点加速度反应，依据建议的方法确定坝体各单元节点的地震惯性力。将上述计算确定的地震惯性力与其他形式的外荷载共同作用到土石坝上，采用强度折减有限元法确定土石坝坝体的拟静力抗震安全系数。对于稳定渗流期，水位降落期等不同工况，或需要考虑振动孔隙水压力作用的饱和无黏性土填筑坝等不同计算条件，给出了使用折减强度有限元法分析坝体抗震稳定性的实现途径和方法。研究表明，有限元法对边界条件、复杂断面条件和材料分区及荷载组合均具有较强的适应能力，因此，使用有限元法分析土石坝抗震稳定性具有显著的优越性。关键词：土石坝；拟静力抗震稳定性；地震惯性力；折减强度有限元法；弹塑性有限元法中

3、图分类号：TV641文献标识码：APseudo-staticstabilitycalculationofearthandrockfilldamsusingshearstrengthreductionfiniteelementmethod1,22LIZhan,LUANMao-tian(1.ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China;2.InstituteofGeotechnicalEngineering,SchoolofCivilandHydraulicEngineering,DalianUniversityofTechnol

4、ogy,Dalian116024,China)Abstract:Ananalysisprocedurebasedonshearstrengthreductionfiniteelementmethodforpseudo-staticseismicstabilitycalculationofearthandrockfilldam(ERFD)ispresented.Intheproposedprocedure,twomethodsareproposedtodeterminetheseism-inducedinertiaforce:(1)theinertiaforcesarecompute

5、dwiththesamemethodadoptedinthepseudo-staticlimitequilibriumslicesmethod;(2)withtheabsoluteaccelerationresponseofelementnodesobtainedfromthefiniteelementdynamicresponseanalysisofthedam,theinertiaforcescorrespondingtothenodeaccelerationarecomputedwiththeproposedempiricalmethod.Withtheinertiaforc

6、esachievedabove,theself-gravity,and/ortheforcescorrespondingtotheseepageforceordynamicporewaterpressure,theelastoplasticfiniteelementanalysisisconductedtoachievethepseudo-staticfactorofsafetyofthedambyreducingtheeffectiveshearstrengthparametersofsoiluntilthelimitequilibriumisreached.Finally,nu

7、mericalcomputationsareconductedtoillustratetheproposedanalysismethod;andtheresultsarecomparedwiththoseobtainedfromthepseudo-staticlimitequilibriummethod.Itisconcludedthattheutilizationofthefiniteelementmethodforaseismicstabilityanalysis