溪洛渡拱坝抗震安全研究.pdf

水电 2006 国际研讨会 溪洛渡拱坝抗震安全研究 1,2 1 1 欧阳金惠 张超然 孙志禹 1.中国长江三峡工程开发总公司, 湖北 宜昌 443002; ouyang@ 2.中国水利水电科学研究院，北京，100044 摘要：大型拱坝的抗震性能是拱坝设计的控制性因素之一。本文通过有限元方法分析了溪洛 渡拱坝的自振特性，比较了不同运行水位对拱坝自振频率的影响，采用时程法对溪洛渡拱坝 在不同水位和三种不同地震波的地震响应进行了线弹性计算分析，并对计算结果进行了综合 分析和评价。 关键词：溪洛渡拱坝；动力分析；时程法；抗震安全 1前言 我国可开发的水能资源居世界首位，其中约 80%集中于西南地区，是西部大开发中的优势 资源。加速可再生清洁能源的水电开发，对改善我国二次能源结构，促进西电东送，减少大气 环境污染，优化水资源配置和防洪减灾都有重要意义。拱坝坝型优良，超载能力大，安全度高， 因此我国在开发西南地区高山峡谷中的水力资源时一般倾向于修建拱坝。但该地区又多属高地 震烈度区，坝体的抗震安全成为高拱坝抗震设计中的关键技术问题之一。有关资料表明[1]，全 球至少有 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。溪洛渡拱坝位于金 沙江下游，是一座混凝土双曲拱坝，坝高 278m，地震设防烈度为 9 度，设计地震的基岩水平峰 值加速度高达 0.321g，是目前我国已建或已开工建设高拱坝中最高的。本文结合溪洛渡拱坝， 采用有限元方法，研究该拱坝的动力特性与地震响应。 2 溪洛渡拱坝计算模型 (a) 坝体网格 (b) 整体网格 图 1 溪洛渡有限元网格 511 水电 2006 国际研讨会 稀落渡拱坝的有限元网格见图 1，地基上下游方向模拟范围为 800m，左右岸 1200m，深部 延伸约 1 倍坝高，坝体和地基都采用三维 8 节点块体单元模拟。整个计算模型视为线性系统， 即假定坝体和地基为线弹性材料，坝体与地基之间视为连续体，坝体本身也为线性结构。坝体 混凝土静弹模为 24GPa，动弹模为静弹模的 1.3 倍，泊松比 0.167，容重 2.4t/m3 。各拱圈高程 基岩静变形模量见表 1，动弹模取相应静弹模的 1.3 倍，泊松比为 0.26。当假定地基为均匀介 质时，其等效静弹模取 14GPa。为了避免地震波被人为的放大，计算分析时不计地基质量。 表 1 拱圈各高程基岩变形模量 高程（m） 610 590 560 520 480 440 400 370 350 332 变形模 左岸 11.7 13.2 17.5 15.1 14.5 13.7 12.6 12.9 12.7 12.7 量 右岸 12.4 14.2 16.6 16.1