溪洛渡拱坝动力分析.pdfVIP

第 23卷 第 1期 水 力 发 电 学 报 Vo1．23 No．1 2004年 2月 JOURNA1OFHYDROELECTR1CENG1NEERlNG Feb．．2004 溪洛渡拱坝动力分析 尹显俊 ，王光纶 ，张楚汉，廖邦政 (清华大学水利水电工程系，北京 IOOO84) 摘 要 ：本文通过线弹性动力有 限元方法分析溪洛渡拱坝的 自振频率和振 型，比较 了不同水位 、不同地基模 型对拱坝一 地基系统 自振频率 的影 响，采用反应历程法计算拱坝在不同水位和不同地震输入条件下 的地震 响应 ．并对计算结果进行 了评价和讨论 。 关键词 ：水工结构 ；动力分析 ；反应历程法 ；拱坝 中图分类号 ：TV642．4 文献标识码 ：A DynamicanalysisofXiluodu arch dam YINXianjun，WANGGuanglun，ZHANGChuhan，LIAOBangzheng (DepartmentofHydraulicEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing 100084) Abstract：Xiluoduarchdam isahighconcretedam inthesouthwestofChina．Comparisonofthemodeshapeand naturalfrequency ofthe dam一~undation system underdifferentwaterlevelsnad differentfoundation simplified modelsisna alyzedwith linearelasticfiniteelementmethod．Theseismicresponsecausedbydifferentcombinations ofearthquakerecordsunderdifferentwaterlevelarecomputedwithtimehistory method．Estimationofnumerical resuhsanddiscussionofhigharchdam analysisareperformed inthispaper． Keywords：hydro—structure；dynamicanalysis；timehistory method；archdam 1 刚 舌 拱坝是一种 良好的坝型 ，超载能力大 ，安全度高。因此 ，我国在开发西部高山峡谷中的水力资源时多选择修 建拱坝。但这些坝址往往又位于强震区，故抗震安全问题十分重要。据不完全统计 ，世界上至少有 45座拱坝经 受了地震考验 ，其中有 16座发生 了不 同程度的震害 。溪洛渡拱坝为混凝土双曲薄拱坝 ．位于金沙江下游 ，坝基 高程 332m，坝顶高程 610m，地震基本烈度Ⅷ度。本文结合溪洛渡拱坝 ，采用有限元动力分析方法 ，研究溪洛渡拱 坝的动力特性及其地震响应规律 。 2 计算模型 本文的计算采用振型迭加法求解线弹性动力方程 M V + CV + KV = 一 M rv 式中， 、c、 分别为质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵， 、 、 分别代表各 自由度的位移 、速度 、加速度向量 ，r为 影响系数 ，l，为基底地震输入结点的加速度。 坝体混凝土弹性模量 24GPa，材料阻尼 比0．05，与地基相邻的部分采用三维壳单元离散 ．其它部分采用厚壳 单元离散。地基采用三维实体单元离散，分为 I、Ⅱ、Ⅲ三种类型 ，分别向上下游 、左右岸和深部延伸 1～1．5倍坝 高范围。地基不计质量 ，避免地震加速度被人为的放大。当考虑地基的非均匀特性时，各设计高程基岩弹模如表 1所示。假定地基为均匀介质时，等效弹模取 1．534×104MPa。地震动水压力按库水附加质量计算 。水库死水位 540m，正常蓄水位600m，淤沙高程 490m。 静力分析考虑 自重 、水压力