【摘 要】
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在我国,与清洁能源相关的水资源的储量十分巨大,为了充分利用水能资源,多年来我国一直在大力推进水利工程的建设。拱坝作为水利工程中不可或缺的一部分,在推动经济发展、社会进步等方面发挥了不可替代的重要作用。我国的拱坝多建于水资源丰富的西部山区,那里地形复杂,强震带较多,拱坝一旦受损破坏将给人民和国家带来难以估量的损失,因此正确地研究评估拱坝在地震作用下的安全性至关重要。尽管目前国内外学者已经对拱坝的抗震
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在我国,与清洁能源相关的水资源的储量十分巨大,为了充分利用水能资源,多年来我国一直在大力推进水利工程的建设。拱坝作为水利工程中不可或缺的一部分,在推动经济发展、社会进步等方面发挥了不可替代的重要作用。我国的拱坝多建于水资源丰富的西部山区,那里地形复杂,强震带较多,拱坝一旦受损破坏将给人民和国家带来难以估量的损失,因此正确地研究评估拱坝在地震作用下的安全性至关重要。尽管目前国内外学者已经对拱坝的抗震安全性进行了一系列的研究,但是已有的研究中较少考虑计算分析时山体高度的影响以及具体工程中不同坝高方案的差异性。本文基于有限元分析方法,对不同山体高度下的拱坝模型进行了地震响应分析,并结合某工程项目对不同坝高下拱坝的地震响应和坝肩抗滑稳定情况进行比较。具体工作内容如下:（1）介绍了国内外学者在地形对地震动影响、地震作用下拱坝的动力响应和拱坝抗滑稳定这三个方面的研究现状,阐述了研究工作中用到的基本理论和分析方法,包括拱坝非线性有限元分析理论、人工边界条件施加以及地震波的输入等方面。（2）利用有限元软件建立了四个不同山体高度的拱坝模型,选取三组合适的地震波分别对模型施加三向地震动,运用ABAQUS软件进行有限元计算,对比分析不同的山体高度对拱坝位移响应、横缝开度以及损伤的影响。研究发现,坝体横河向和顺河向的正向位移最大值随山体高度增加呈先增后减的变化趋势,且均在山体高度为600m时达到最大;山体高度为600m和900m时的横缝开度最大值较山体高度为100m和300m时有明显提高;坝体的损伤体积比随山体高度的增加呈先增后减的变化规律,在山体高度为600m时达到最大;以山体高度为100m时的损伤为基准,山体高度增加时损伤体积比增幅较大,且坝体损伤程度越深的部分增幅越显著。（3）针对某拱坝工程,对坝高分别为270m、280m和298m的方案进行有限元建模分析,基于工程实际条件施加荷载,分析地震作用下的坝体响应和坝肩抗滑稳定情况。结果表明,拱坝的自振频率随坝高增加呈现出逐渐递减的趋势;从拱向和梁向的应力角度考虑,整体上280m和298m坝高的坝体较为不利;坝体横河向和顺河向的最大正向位移值以及横缝开度最大值均随着坝高的增加呈现先增后减的趋势;三个坝高下坝体右岸两个滑块的最不利抗滑系数均比较接近,且满足规范规定的抗滑稳定要求。
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