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第 !" 卷第 # 期%&’(!" )&(#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 ! 月>0?( !$$"*+,-./01 2. 3/20./0 -.+ 40/5.&’&6!7 &8 9-:0; <01&=;/01基金项目 ： 国家自 然科学基金资助项目 （@$A"B$A#；@$@CB#$$；B$@#$$#"）作者简介： 张伯艳 （#BD# —），男，安徽宿松人，高级工程师，博士，从事结构抗震研究。 EFG-2’： H5-.6?7I2J5;( /&G地震模拟振动台的数字仿真及其在龙江拱坝上的应用张伯艳，李德玉（中国水利水电科学研究院抗震研究中心，北京#$$$AA）摘要： 通过对地震模拟振动台 工作原理的模仿， 用 计算机技术实现了 对地震模拟振动台 的数字仿真。 在这一 “仿真模型”中， 黏弹性边界被用 来吸收外传的散射波， 因 此， 计入了 无限地基辐射阻尼的影响。 利用 该 “仿真模型”计算了 龙江拱坝的地震反应， 计算结果表明： 考虑无限地基辐射阻尼的影响， 龙江拱坝的动拱梁应力与无质量地基模型比较均有较大幅度的降低， 最大降幅约在 A$K L@$K范围内 ， 且导致正常蓄水位和死水位条件下， 大坝静动综合的最大主拉、主压应力明显降低。关键词： 振动台 ； 数字仿真； 地震波； 辐射阻尼； 龙江拱坝中图分类号： 4%DA!(A； 4MCB# (B文献标识码： *文章编号：#$$D!"DA" （!$$"）$#!$$A!!$A!"#$%&’() *&#")(+&,- ,. */(0&-1 +(2)$ (-3 &+* (44)&’(+&,- +, 5,-16&(-1 7%’/ 8(#99NO*)P Q&F7-.， RS T0F7= （ !"#$%&’"()!*+,*))#,*+ -).)"#/% 0)*$)#， 0%,*" 1*.$,$’$) 234"$)# -).2’#/). "*5 675#2829)# -).)"#/%， :),;,*+ #$$$AA， 0%,*"）72*+%(’+： *//&;+2.6 :& :50 J&;U V;2./2V’0 &8 15-U2.6 :-?’0 8&; 1021G2/ 12G=’-:2&.， .=G0;2/-’ 12G=’-:2&. &8 15-U2.6 :-?’0 J-1V0;8&;G0+ ?7 =10 &8 :50 /&GV=:0; :0/5.2W=0( S. :50 12G=’-:2&. G&+0’， :50 ,21/&F0’-1:2/ ?&=.+-;7 J-1 0GV’&70+ :& -?1&;? &=:J-;+F1V;0-+2.6 1/-::0;2.6 J-,01； :50;08&;0， :50 2.8’=0./0 &8 2.82.2:0 8&=.+-:2&. ;-+2-:2&. +-GV2.6 J-1 :-U0. 2.:& -//&=.:( 450/-’/=’-:2&. &8 :50 0-;:5W=-U0 ;01V&.10 &8 R&.6X2-.6 *;/5 T-G -1 - /-10 1:=+7 15&J1 :5-: :50 2.82.2:0 8&=.+-:2&. ;-+2-:2&. +-GV2.6-11&/2-:0+ J2:5 J-,0 V;&V-6-:2&. -J-7 8;&G :50 +-G +0/;0-101 :50 +7.-G2/ -;/5 /-.:2’0,0; 1:;011 ?7 A$KF@$K -1 /&GV-;0+ J2:5G-11’011 8&=.+-:2&. G&+0’1 -.+ ;01=’:1 2. &?,2&=1 +0/;0-10 &8 G-Y2G-’ V;2./2V-’ :0.12’0 1:;011 -.+ G-Y2G-’ V;2./2V-’ /&GV;0112,01:;011 &8 :50 +-G 2. 1:-:2/ -.+ +7.-G2/ /&GV&12:0 1:-:01 =.+0; .&;G-’ J-:0; 1:&;-60 ’0,0’ -.+ +0-+ J-:0; ’0,0’(:$; <,%3*： 15-U2.6 :-?’0； .=G0;2/-’ 12G=’-:2&.； 1021G2/ J-,0； ;-+2-:2&. +-GV2.6； R&.6X2-.6 *;/5 T-G要想有效地评估拱坝的抗震能力， 需要建立合理的地震输入模型。 在早期， 人们使用标准的基底输入模型，这一模型的特点是将坝与较大范围的可变形基础划分成有限元网格， 假设基础底部是刚性的，直接将地面运动加速度作用于刚性基底。 显然，这一模型不能反映地表自由场运动与深部基岩运动的差异。 作为改进，后来提出了无质量地基模型［#］，众所周知的 *T*M 程序［!］使用的就是无质量地基模型。 由于地基假设为无质量的， 消除了地震波在岩石基础内传播的影响， 其结果是坝与基础交接面上受到完全相同的地震动。 少量坝址河谷地震动观测记录不支持这一假设。 事实上， 沿河谷岸坡不同高程处地震动的幅值大小与频谱都不相同。 人们已经认识到拱坝的地震输入应能反映地震波在岩石基础内的传播机理，以及坝体与河谷交接面对地震波的反射和折射影响。 同时， 适量计入无限地基辐射阻尼的影响也已成为工程界的共识。 经过众多学者多年的努力，已建立了能反映上述地震波传播机理的拱坝地震输入模型［C!@］，特别是最近提出的人工透射边界［D］与时域显式有限元相结合的地震动参数模型［A］和以 RTT* 理论［"］为基础求解动接触力的基于黏弹性边界条件的地震自 由场输入模型［@］， 均采用时域显式积分方法， 为地震动力问题的求解提供了较大方便。 地震动参数模型使用位移波作为基底入射波，一般由加速度时程通过两次积分获得，地震自由场输入模型是将有限元边界上的自由场速度和应力转化为黏弹性边界上的力荷载。 这两个拱坝地震输入模型基本反映了地震波在岩石介质内的传播和无限地基辐射阻尼的影响， 但其输入运动与设定地震 （一般为地表面自 由场加速度时程） 是不一样的，虽然由加速度转化为速度和位移并不困难。对拱坝抗震能力进行评估的另一有效途径是在地震模拟振动台上进行模型试验。 显然，大型地震模拟振动台较好地再现了模型坝及其基础系统中地震?!A?水利水电科技进展， !$$"， !" （ #）<)=： $!@!ZC"ZDCC@!>?",=： ;@I %%’ A )5’ A /*%$$8： BB((C A %%’ A )5’ A /*