某混凝土面板堆石坝,坝顶高程1383.5m,最大坝高163.5m,坝顶长715m。坝址两岸地形不对称,左岸顺河向地形起伏较大,坝址区地基为变质长石石英砂岩或千枚状板岩。大坝最大剖面图如图7.13 所示。有限元计算网格如图7.14所示。库水计算域取700m长。
图7.13 大坝最大剖面图
图7.14 有限元计算网格
(a)最大剖面网格;(b)纵剖面网格;(c)水域网格
坝体堆石料动剪切模量G 和阻尼比λ根据动力试验数据经回归分析得到
式中 a、b、c、d、e——试验参数。
最大剪切模量Gmax为
式中 A、n——试验参数;
σ′m——平均有效应力。
堆石料的动力计算参数见表7.7。
表7.7 堆石料的动力计算参数
接触面动力模型见7.2.2.3 节。坝水相互作用理论见7.2.3.1 节,不考虑水体的压缩性。坝址区地震烈度为Ⅸ度,竖向地震加速度时程曲线由顺河向地震加速度时程曲线乘以2/3 得到,坝轴线方向地震加速度时程曲线由顺河向地震加速度时程曲线和竖向地震加速度时程曲线组合得到。顺河向、竖向和坝轴向地震加速度峰值分别为3.53m/s2、2.35m/s2和3.26m/s2。
地震产生的永久变形按照第5 章沈珠江建议的方法进行计算,即
式中 Δεvr——残余体积应变增量;
Δγr——残余剪切应变增量;
Sl——剪应力水平;(www.xing528.com)
γd——动剪应变;
N、ΔN——振动次数及其增量;
c1、c2、c3、c4、c5——试验参数,见表7.8。
表7.8 永久变形计算参数
表7.9 给出了坝体最大绝对加速度反应及放大倍数。位于坝顶的结点1719 (位置见图7.14)的加速度反应过程线如图7.15 所示。大坝最大顺河向、竖向和坝轴向动位移分别为9.71cm,6.79cm 和9.47cm。坝顶的结点1719 的动位移过程线如图7.16 所示。
表7.9 坝体最大绝对加速度反应及放大倍数
图7.15 坝顶典型结点加速度反应过程线
(a)顺河向;(b)竖向;(c)坝轴向
面板动应力极值见表7.10。周边缝的动拉压、动剪切和动沉陷错动量很小,垂直缝及面板与防浪墙之间的水平缝的三向动变位见表7.11。
图7.16 坝顶典型结点动位移反应过程线
(a)顺河向;(b)竖向;(c)坝轴向
表7.10 面板动应力极值 单位:MPa
表7.11 接缝动变位极值 单位:cm
大坝最大竖向永久变形63.4cm,下游坝坡向上游永久变形最大值为19.7cm,上游坝坡向下游永久变形最大值为18.4cm。整体上看,碾压密实的堆石坝,经过地震剧烈振动,坝顶和坝坡向坝体内部收缩,参见第8 章8.5.2.3 节紫坪铺面板堆石坝汶川大地震后实测资料。典型剖面的坝体永久变形轮廓图如图7.17 所示。
图7.17 典型剖面坝体永久变形轮廓图
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