混凝土重力坝的地震裂缝分析

混凝土重力坝的地震裂缝分析1.介绍由于地震的随机性质[1、2],混凝土大坝有可能受到强烈地震，可能超过他们纳入的范围。一旦混凝土重力大坝遭受强烈地震,他们可能维持裂缝。裂缝可以穿透这些庞然大物,整个大坝可能会碎成几块。当没有后续地震或只有轻微的地震发生时,分离前的滑块是可以预防的在破解网站现有的摩擦力,使紫坪铺水库大坝保持稳定。一旦受到强有力的地震,然而,紫坪铺水库大坝的稳定性被破坏。分离前块可能下滑,推翻,甚至崩溃。分离最高大楼倒塌后,水库大坝的阻挡水失败,造成巨大的生命和财产损失。如果一个工程在施工阶段注意细节,那么大部分现有的建筑可以持续的在地震情况下不受相当大的损害[1]。因此,研究行为地震波下的大坝破裂和有效的抗震措施是至关重要的。数值和实验方法都表明,大坝一旦受损,他们不再是结构而成块分离的系统渗透裂缝(3-6)。这激励了无数研究人员最近关注大坝破裂的失效分析。koyna大坝的稳定,持续渗透裂纹,赛和克里希纳首先对摇摆进行了研究[7],他们假定渗透裂纹位于海拔下游坡突然改变了。进行了振动台试验[8]检查裂纹的过程发生和传播。维兰德也研究了分离的动态稳定一个拱坝混凝土块在分离时的动态稳定等。[9]和马拉etal。[10]。但是,解决动态接触裂纹网站已经成为一个主要的条件挑战的研究。处罚的方法是采用增量位移约束方程(IDCE)模型[11]来模拟裂纹的接触条件。一个理论模型考虑瞬态水压力[12]变化沿拉伸地震混凝土裂缝发展;到有限元程序实现的模型分析混凝土重力坝的抗震结构稳定性。也称重力大坝可能接受开裂和滑动在上层部分的强烈地震时地面运动。通过这种方式,他们开发了简化计算过程[13]生成的建议,以及大坝安全指南需求,评估组件的残余滑动位移的断裂的混凝土重力坝。然而,大多数研究都集中在确定损伤位置和分析了大坝的稳定性。也大多数文献关注的这些大坝的加固效果的评价没有一个初始裂纹。各种各样的钢筋本构模型在这些文献介绍了。为了解决采用的限制债券模型、分析模型来预测粘结滑移的影响没有引入了双节点[14]。一个修改埋置钢筋模型相结合的方法加强钢筋钢轻的分区方法。本文实际project-JINANQIAO碾压混凝土(RCC)重力坝,分析检查它抗震性能。裂缝的位置可能是首先采用混凝土坝——确定age-plasticity模型。然后,紫坪铺水库大坝的失败过程详细讨论,没有钢筋。2.动态接触模型2.1。动态接触本构模型分开的两个表面的裂纹,即主表面和从表面上看,由这两个额外联系面临的动态接触模型。接触对可以定义的节点的奴隶表面和近点美国东部时间的从节点的主表面可能会相互影响。这些点被称为打击和目标点,分别。线连接的方向和目标点的定义是正常的方向,垂直于切线方向。打击和目标之间的相对位移点在正常和切向方向代表联合开放和滑动位移。2.2.钢筋本构模型精确地模拟常见的钢筋的强化效应的数值方法是困难的,因为复杂的几何混凝土和钢筋之间的接触关系,以及当地的机械性能。在这项研究中,离散维桁架采用元素安排在裂缝位置代表着钢筋。这些元素被认为是销连接到混凝土和拥有两个学位在每个节点的自由。钢筋无效时,两个裂纹表面处于关闭状态。在一个开放的地位,然而,钢筋只熊的拉应力裂纹。钢筋的应变是赞成的portional两裂纹表面之间的间隙,也就是说,钢筋的应变明显——增加两个裂纹表面提高之间的状态。典型的钢应力-应变关系表现出最初的线性弹性部分,收益率高原,紧随其后的是一个应变-硬化范围,钢应力上升随着应变。最后,降低(与范围加工硬化范围)展出。图1显示了二次热轧钢材应力-应变关系。一般来说,一些理想化可以引入简化图1所示的应力-应变关系。即使采用ide-alisations,仍然可以取得令人满意的结果分析的实际项目。在此,钢筋应力-应变关系简化为一个初始线性弹性的部分,然后遵循线性硬化范围(图1b)。在图1bry明显的屈服强度钢;eu是极限应变;和ey代表名义应变当钢产量。当前中国码的基础上,二次热轧钢材的屈服强度ry310N/2毫米,极限应变eu是0.01。的情况下钢元素嵌入到混凝土元素图2b所示。几何关系,船舶钢节点之间的元素和确定具体的元素。当一个钢铁元素节点的谎言在一个具体的元素,节点的平移自由度都被消除了。自由的转化度钢铁元素的dom节点约束的插入值的相应的自由度具体的元素。3.失效分析JINANQIAO碾压混凝土重力坝的地震JINANQIAO水电站(图10)位于金沙江中游。三峡大坝位于50公里云南省丽江市,中国。根据地质研究所的研究成果中国地震局在坝址基本地震烈度8度在中国规模强度。的水平地面加速度地震基岩的恢复时期的5000年和10000年是0.399克和0.475g。项目完成后第一个发电机在2010年6月手术。的横截面图10中的大坝b显示大坝高160米,宽15.95米,底部宽154.8米,下游坡1:0.751:0.3和上游坡低于海拔1330.00米。在分析,混凝土的质量密度为2400公斤/米3,泊松比,弹性模量Em和紧张为不同的混凝土材料强度ft区如图10所示。由于普通混凝土的拉力强度高比碾压混凝土,混凝土材料区,以甜,拉力强度高。系统的阻尼-苏麦德石油8%的瑞利型阻尼在第一次和第二次与完整的水库大坝的振动模式。应用静态负荷包括大坝本身的重量,积滞水的静水压力与自由表面上方154米的基地和浮力。人工地震的动态激励包括20多岁不同峰值加速度。大坝蓄水交互所占Westergaard附加质量的方法[18]。此外,一个有限的无质量的基础和一致的输入模型,最初提出的深谷使用[19]包括坝基交互。纽马克法时间步长为0.01年代用于集成运动的方程。大坝和基础discretised成四边形元素(图11),以3971和4160节点元素。坐标原点位于坝踵的位置,沿流向与x方向和y方向垂直方向。基础的范围扩展上游大坝高度的两倍,下游,垂直方向。3.1.大坝的非线性地震反应的影响非线性有限元方法和混凝土damage-plasticity模型[20]采用分析可能的裂纹大坝和破坏模式。大坝的破坏模式是仔细检查在三个不同的峰值地面accel-作(PGA):设计PGA=0.399克;检查PGA=0.475克;和PGA=0.6克。非线性分析揭示的三个方面损伤(图12),位于上游坝踵;上游坡的地方突然变化;和(3)颈部的大坝。根据设计PGA,小损伤区域显示大坝的稳定性。检查下PGA,损坏区域的脖子大坝表现不稳定,这可能产生贯穿裂缝。一个更大的损伤区域的脖子可以追究PGA等于0.6克。扩展破坏区域也涵盖了大坝脚跟和上游坡的位置突然变化。因此,三峡大坝的潜在破坏模式在小裂缝产生最初在大坝下游的脖子,当大坝下游损伤扩展的范围上游,穿透裂纹最终产生的脖子大坝。3.2.没有强化失败了大坝的过程非线性动态分析的结果表明,产生渗透裂纹的脖子大坝pos-响应。两种类型的渗透cracks-type-I弯曲裂缝和水平裂缝时可能存在二型大坝遭受强烈地震(图13)。提出了动态接触模型模拟了裂缝的正常和切向的行为。另外一对,因为分离顶块可以发生在各种滑动和旋转运动强烈地震,地球度量非线性和大变形被认为是。裂纹的摩擦系数设置为1.0。紫坪铺水库大坝的失败过程在不同地震加速度峰值将详细讨论。这些accel-作了设计因素的PGA乘以2、3、4、5、6。图14显示了运动的历史顶部与六种不同峰值accelerations-once分离块,两次,三,四,五,六次设计PGA-ini型。图15显示了运动历史的分离块在二型,与五种不同峰值加速度-一次,两次,三,四,五次PGA的设计。的最大滑动和联合开了大坝不同的情况下,如表1所示。结果表明,i型和弯曲裂缝有利于改善地球-地震的紫坪铺水库大坝的阻力。三峡大坝会变得不稳定在i型加速度峰值到达最初的6倍。当大坝unsta-祝福,顶部块幻灯片主要向上游方向,稳定和增加滑动位移前坳-样,所以阻止崩溃在某种程度上。i型的崩溃过程图16所示。相比之下,在type,地震五倍原来的失败会导致了大坝的功能。提出了相应的崩溃过程在图16b。在分析大坝的稳定渗透裂纹,我们可以观察到大坝维护一个广泛的安全保证金,因为它会变得不稳定,只有当i型的地震峰值加速度是原来的6倍和5倍原在type。4.3.失败过程的紫坪铺水库大坝的加固虽然紫坪铺水库大坝维护一个广泛的安全裕度,不确定性仍然提出了各种accident-induced灾难的因素。因此,研究大坝抗震加固措施渗透裂缝重新要求一个政府特别关注。常见的抗震加固措施是安排的钢筋裂纹的网站。假设了大坝维持一个ⅱ型渗透裂纹的钢筋的影响紫坪铺水库大坝进行了研究。基于钢筋的本构模型和提出的动态模型,结果表明,安排钢筋裂纹部位可以减少滑动和联合开放顶部分离块。所以的安排钢筋裂纹部位有利于提高分离块顶部的稳定。然而,布局钢筋及其数量需要考虑仔细,特别是在这样的大体积混凝土结构裂缝。确保钢筋可以减少分离块顶部的滑动和联合开放金-ANQIAO碾压混凝土重力坝,所需数量的钢筋应安排在五行40@200破解网站,在上游和下游的脸(图17)。此外,为了满足规定的应力和应变中国规定的钢筋代码,需要采取工程措施,确保足够的长度免费的部分钢筋的裂纹。这些措施类似于安排contrac-钢筋联合拱坝的位置。在中国,一些拱坝,如小湾水电站拱坝,需要进行收缩增援部队为了减少开口宽度[21]。如果自由伸展的长度的钢筋不够,钢筋的应力裂纹部位可能超过其抗拉强度。因此,这些措施不会降低顶部分离的滑块和联合。对大坝渗透裂纹、2米到3米筋的长度自由伸展部分是有利的。在不同情况下,钢筋安排(表2),顶部分离块的运动的历史图18所示。如图所示,通常应用钢筋措施可以有效地减少地震紫坪铺水库大坝的反应,有助于提高结构的稳定性和安全性。在不同情况下,钢筋安排,紫坪铺水库大坝地震反应的Ta-所示祝福3,我们可以看到这种情况下4可以合理。在例4中,钢筋的应变可以控制在一个竞赛伴侣拉伸应变的1%。相比之下,没有钢筋,安排的钢筋裂纹网站可以减少开口宽度和顶部的滑动位移分离块。加固后,最大滑动取代-表示“状态”减少从0.581米到0.365米减少比率为37.2%,和最大开口宽度减少0.051米至0.0025米的比例减少95.1%。然而,相对于滑动位移的分离块，减少开口宽度是主导。此外,与钢筋裂纹数量安排网站,钢筋的截面面积有更明显的对钢筋的拉伸应变的影响。的钢筋的应变是减少到29.25%随着钢筋直径的增加从36毫米到40毫米。然而,其应变只减少了13.22%,钢筋的数量增加四到五行。