構造環境－拱壩耦合系統內大型拱壩三維地震回響研究

《構造環境－拱壩耦合系統內大型拱壩三維地震回響研究》是依託清華大學，由徐艷傑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：構造環境－拱壩耦合系統內大型拱壩三維地震回響研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：徐艷傑
• 項目類別：面上項目

項目摘要

中國西部地區大型水電站的大規模建設對大型拱壩抗震提出了更高的要求，原有拱壩地震回響研究均基於拱壩及其近域地基系統而開展，對於特定構造環境缺乏足夠考慮。本項目擬綜合考慮特定構造背景，進行不同方位、不同震中距、不同強度地震作用下大型拱壩地震回響三維模擬研究，即基於構造環境－拱壩耦合系統，發展地震波動射線（構造環境域）－有限元（拱壩及其近域）混合法大型拱壩三維地震回響分析方法和軟體，分析不同方位、不同震級與震中距地震發生情況下拱壩的自振特性、應力應變狀態以及抗震安全性，並嘗試將其套用於金沙江下游白鶴灘高拱壩（壩高284m）的抗震安全評價中。該項目研究成功將可以有效解決大型拱壩抗震分析中地震輸入的相差問題，有效評價不同方位地震對大型拱壩抗震安全性的影響，將特定構造環境影響納入大型工程抗震研究之中。

結題摘要

我國西部水電工程的大規模建設使得大壩抗震安全更具挑戰性。常規大壩地震回響研究均基於拱壩及其近域地基條件，按照規範提供的標準地震荷載而開展，對於構造環境對地震輸入的影響缺乏足夠考慮。本項目綜合考慮遠域地質背景、震源特性和大壩河谷形態等因素，採用射線追蹤法和有限差分波動分析法對大壩河谷兩岸地震輸入的分布規律進行了規律性探討，研究了河谷深度、河谷寬度、河谷形態與震源方位、震源距離、震源波動類型等因素對河谷地震動分布的影響。並在已有可考慮結構橫縫張開和混凝土材料開裂的大壩非線性分析模型基礎上提出和發展了考慮無限地基輻射阻尼和地震荷載非均勻輸入對大壩地震回響影響的不同模擬方法。此外，藉助於課題組雙振動台的實時耦聯動力實驗系統，補充進行模型試驗，對結構－地基－流體的相互作用、地震輸入行波效應等問題進行了規律性和機理性的研究。最後，作為工程套用，進行了白鶴灘拱壩（269m高）、大崗山拱壩（210m高）的三維非線性地震回響分析以及汶川地震後寶珠寺重力壩（132m高）和沙牌拱壩（132m高）的震害反演與抗震行為模擬。該項目研究成果可極大促進大壩抗震研究理論水平的提高，加深對高壩動力回響規律與地震破壞機理的認識。