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1、淺談地基地震波動(dòng)反應(yīng)分析方法摘要:本文采用理論數(shù)值模型嚴(yán)格模擬可壓縮庫(kù)水與拱壩、地基間的動(dòng)力相互作用,提出了地基系統(tǒng)地震波動(dòng)反應(yīng)的時(shí)域顯式分析方法。針對(duì)位于Ⅸ度地震設(shè)防區(qū)、壩高292m的小灣高拱壩,用本文方法進(jìn)行了地震動(dòng)力反應(yīng)分析,得到如下結(jié)論:考慮庫(kù)水可壓縮性將顯著降低對(duì)小灣拱壩抗震起關(guān)鍵控制作用的部位的動(dòng)拉應(yīng)力。關(guān)鍵詞:可壓縮庫(kù)水;地震反應(yīng);地震波中圖分類號(hào):P315.3;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A;文章編號(hào):1研究現(xiàn)狀Clough基于有限元法
2、開(kāi)發(fā)了最早的拱壩地震反應(yīng)分析程序――ADAP,其中將地基模擬為帶有固定邊界的無(wú)質(zhì)量彈性體,沒(méi)有考慮庫(kù)水的影響.在ADAP程序的基礎(chǔ)上,KuoGhanaat和Clough將庫(kù)水視為不可壓縮水體以附加質(zhì)量的方式考慮了庫(kù)水動(dòng)水壓力的影響,開(kāi)發(fā)了計(jì)算程序EADAP。Dominguez和Maeso在頻域內(nèi)建立了拱壩―庫(kù)水―地基系統(tǒng)動(dòng)力相互作用分析的三維邊界元模型,嚴(yán)格考慮了壩體―庫(kù)水動(dòng)力相互作用、壩體―地基動(dòng)力相互作用、庫(kù)水―地基動(dòng)力相互作用,比
3、較了嚴(yán)格的庫(kù)水―地基動(dòng)力相互作用模型與Fok和Chopra庫(kù)底吸能邊界模型在簡(jiǎn)諧輸入地震波作用下拱冠頂加速度的頻響函數(shù),結(jié)果表明兩者間有顯著差異.Zhang、Jin和Pekau也提出了拱壩―地基動(dòng)力相互作用分析的有限元―邊界元―無(wú)限元模型,這一工作的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于對(duì)阻抗函數(shù)簡(jiǎn)化地基交界面法向位移連續(xù);(2)庫(kù)水與壩體、地基交界面切向剪力為零;(3)庫(kù)水與壩體、地基交界面法向力平衡。2.2人工邊界由于多次透射人工邊界對(duì)平行于人工邊界的波傳
4、播是無(wú)效的,因此,要求由其計(jì)算的波是向外射向人工邊界,一般通過(guò)總場(chǎng)減去自由場(chǎng)的方式可以獲得這種散射波場(chǎng).但拱壩―庫(kù)水―地基系統(tǒng)中,難以確定庫(kù)水上游端自由場(chǎng),也就不能確定要求的散射波場(chǎng).多次透射人工邊界的修正公式的優(yōu)點(diǎn)是可以反映平行人工邊界的波傳播,若將總場(chǎng)分解為入射場(chǎng)和外行場(chǎng)后,垂直入射地震動(dòng)作用時(shí)在庫(kù)水上游邊界無(wú)射向人工邊界的波場(chǎng),此時(shí)在射向庫(kù)水上游邊界的外行波場(chǎng)中雖有平行于人工邊界傳播的波,但用廖振鵬和李小軍[15]提出的多次人工透
5、射邊界的修正公式可以實(shí)現(xiàn)完全模擬,因此,在這里采用多次透射人工邊界修正公式.2.3地震動(dòng)輸入本文仍采用杜修力、陳厚群和侯順載[11]使用的波場(chǎng)分解方法,在人工邊界區(qū)將總場(chǎng)分解為入射波場(chǎng)和外行波場(chǎng),用多次透射人工邊界的修正公式計(jì)算外行波場(chǎng),這也使計(jì)算工作相對(duì)于自由場(chǎng)和散射場(chǎng)的分解方式要簡(jiǎn)便得多.3考慮庫(kù)水可壓縮性的小灣拱壩地震反應(yīng)分析擬建中的小灣水電站,位于云南省鳳慶縣和南澗縣交界處,在瀾滄江與左岸支流黑惠江匯合口至以下3.85km的河段
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