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    188宝金博页面版: 混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应

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    内容提示： 第 22卷第 2期 利 水 电 科 技 进 展 2o02 年 4 月 混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应 刘浩吾 (四川大学水利水电工程学院， 四川 成都61 0065) 摘要： 基于对 3 座拱坝现场迫振妻验的理论分析 ， 论证 了库水可压缩性对动水压力的放大效应及其 实现条件； 基 于波传播理论提 出了水库边界反射吸收参数的算法； 论证 了模 型试验用于动水压力测 试的局限性 ． 研 究表明， 高混凝土坝特别是 高拱 埙的抗震分析 中在一定每件 下应考虑可压缩性． 但 动水压力量值不会达到无限太 关键词： 混凝 土坝； 抗震 ； 动水压力； 流固耦合； 库水可压缩性效应 中囤分类号 ： TV642 文献标...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：43 | 上传日期：2013-10-13 13:12:56 | 文档星级：
    第 22卷第 2期 利 水 电 科 技 进 展 2o02 年 4 月 混凝土坝动水压力与库水可压缩性效应 刘浩吾 (四川大学水利水电工程学院， 四川 成都61 0065) 摘要： 基于对 3 座拱坝现场迫振妻验的理论分析 ， 论证 了库水可压缩性对动水压力的放大效应及其 实现条件； 基 于波传播理论提 出了水库边界反射吸收参数的算法； 论证 了模 型试验用于动水压力测 试的局限性 ． 研 究表明， 高混凝土坝特别是 高拱 埙的抗震分析 中在一定每件 下应考虑可压缩性． 但 动水压力量值不会达到无限太 关键词： 混凝 土坝； 抗震 ； 动水压力； 流固耦合； 库水可压缩性效应 中囤分类号 ： TV642 文献标识码 ： A 文章编号： 1006-7647( 2002)02 ． 一 (3 010— 04 大坝一 库水一 地基相互作用是当代高坝抗震分析 的理论基 。 难点在于大坝一 库水相互作用或流固耦 合问题． 即动水压力问题 ， 这对拱坝尤其重要 ． 地基 的动力阻抗随激励频率 的变化平滑而缓慢 ， 对大坝 反应 的影响较为简明； 而动水压力变化大 ， 其作用和 影响颇为复杂 ． 动水压力理论的初刨工作是 20 世纪 3o 年代 的 Westetgaard近似解 ， 即附加质量法 、 理论发展的现代 阶段始自20世纪6o年代末． 数学模型反映了坝体柔 性与库水柔性， 由计算机数值模拟实现． 当前， 理论研 究与工程应用中最令人关注的问题是． 库水可压缩性 究竟对动水压力有多大影响? 在何种范围、 何种条件 下必须考虑， 抑或可简化为不可压缩? 此非纯理论分 析所能决断， 而须理论结台实验 ， 以实验为主加以判 识 l本文基于 3 座拱坝原型实验加以分析． 1控制方程 坝体一 水库一 地基动力系统的控制方程的一般形 式为 f M V+C'， + ： 一 M RV,,一 Ce Rv． (1 ) i v p + 2p ： o 一 ( 2) 式中： J】 lf ． c ， 节点位移 ； y 为速度 ； y 为加速度； 露为地运动分量 的影响矩阵； 为地运动速度( 地运动加速度 ； f 为时间； 辐射作用的矩阵； P 为流体域动水压力； 7 为拉普 拉斯算子 ； k 为波数 ， k = o a／ c， 的声波速 ， c = K／ p， K 为水体积弹性模量 ． p 为水 为系统的质量 、 阻尼、 刚度矩阵； y 为 = ( t) ) ； 为 为表示流体域边界 的波 为 圆频率 ． c 为水 质量密度． 式 (2) 为理想流体域 的波动 方程 ， 其求解 边界条件如下： a ．自由面 P ( ， Y ． H ， b ． 流固界面( 坝一 水界面) ) = 0 (3) ：一p (4) c．水库边界(库底 、 库岸 ) ：一 一 (5) d ． 库水上游截断边界 ：pc 为坝面总加速度的法向分 (6) 式中： n 为界面外法线 ； 量， 为总加速度 ； 卢为波阻抗比， 卢= ， | D |， cs 为地 基的密度和 P 波波速 ； H 为库水深． 式( 5) 右端末 项表示压力波 的吸收． 式 (6)为波透过截面的 Sortm' erfeld边界力学模式． 相对于上述模型 ， Westetgam'd 模型采用 的简化 是： ①地基 、 坝体均为刚性， 库水不可压缩； ②水库底 面水平 、 刚性， 即 p／ O = O； ③坝 面为 竖直 平面 ； ④坝长一 ( 使三维问题降阶为二维) ． 水库长一 其解简明， 便于应用， 多数情况下偏于安全， 成为重 力坝抗震分析的常规方法 ． 但此模型在几何条件 和 力学条件方面过于简化 ， 力学 上它撇开了坝 、 地基 和 库水三者的弹性和柔性 ， 其解是频率无关的， 从而从 原理上排除了动力学领域最受关注的共振 问题． 几 何上． 不能考虑有 限坝长、 水库地形、 曲面坝等三维 几何形态． 为截断边界面上法向应力 ； ． 作者简介： 刘洁吾f 1935一) ． 男， 河南柘城人， 教授． 主妥从事地震工程、 坝工、 岩石r 程研究 l O·

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