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《清华大学》 2010年
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高土石坝地震动力响应特征弹塑性有限元分析

卞锋  
【摘要】:土石坝是最常见的坝型,随着水利水电资源开发的需要,土石坝的高度已经达到200m~300m量级。我国的高土石坝主要分布在水利水电资源最为丰富的西南地区,而这些地区多位于强震带,大坝一旦发生地震破坏,将对下游人们的生命财产安全造成严重威胁。研究高土石坝地震作用下的动力响应特征对于大坝的设计和安全评价有着重要的意义。本文采用数值计算的方法来研究高心墙土石坝地震作用下的动力响应特征,主要工作和研究成果如下: 采用Duncan-Chang E-B模型进行高土石坝的震前静力场计算分析,作为后续动力计算的基础。采用传统的粘弹性模型—等效线性方法进行高土石坝二维和三维地震动力响应计算,分析了震后坝体残余变形、有效应力、反应加速度的变化规律,并从该方法的原理出发分析了其局限性。 采用了理论构架更为完善的弹塑性模型—非线性方法来研究高心墙土石坝地震动力响应特征。计算利用已有的弹塑性动力固结程序FEMEPDYN进行,但该程序不能直接用于高土石三维动力计算。本文分析认为不合理的初始应力场是导致程序不收敛的主要原因,并且通过合理假设,编写了应力场前处理模块,将FEMEPDYN程序成功用于较大规模的高土石坝三维动力有限元计算。本文对高土石坝在地震作用下的反应加速度、有效应力、超静孔隙水压力、震后坝体残余变形等方面的变化规律进行了详细的讨论,通过和实际工程及传统计算方法对比,认为新方法能较好地反映土石坝在地震过程中的实时动力响应,在分布规律上也比传统方法更为合理。此外本文还进行了复杂条件下有覆盖层的高心墙土石坝的地震动力有限元计算,分析了覆盖层对高土石坝地震动力特性的影响,模拟了强震时超静孔隙水压力上升导致坝脚处覆盖层出现液化、上游坝体出现较大残余变形等现象。 虽然弹塑性模型—非线性方法目前尚缺少原型和模型试验进行验证,参数取值上也需要更多的经验积累,但该方法理论构架完备,将成为未来的主流计算方法。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TV641;TV312

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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