随着我国水利水电事业的蓬勃发展和碾压混凝土筑坝技术的迅速提高,在水力资源丰富的西南和西北地区正在设计修建高碾压混凝土重力坝,而这些地区正是高烈度地震频发地区,有的设防地震烈度甚至达到了Ⅸ度。在这种高烈度地震作用下,碾压混凝土重力坝的抗震安全直接关系到下游广大地区工农业生产和人民生命财产的安全,具有特别重大的现实意义。因此,本文采用有限元动力分析方法,对高地震烈度下高碾压混凝土重力坝的动力特性及其抗震安全性进行了深入的研究和探讨。主要做了以下几个方面的研究工作: 1.论文介绍了动力分析的相关理论和求解方法,简要概述了当前混凝土重力坝抗震研究中的主要问题及其在实际工程动力分析的处理方法。 2.本文结合金安桥碾压混凝土重力坝实际工程,为了研究在高地震烈度作用下整体式碾压混凝土重力坝对空间抗震作用的效果,选取单个厂房坝段和厂房坝段群两种模型,采用模态分析对比研究了其自振特性;运用振型分解反应谱法和时程动力法分别进行计算,对比分析了坝体地震动位移、地震动应力的响应及其分布规律,以及两种模型中坝体在地震响应下的差异。 3.目前将有限元分析成果直接作为坝体抗震强度安全评价,尚无规范可循。本文提出了按照“强度最不利应力叠加原则”进行静动态应力组合,依据静力等效原则将坝基面上的综合正应力和剪应力转化为坝基面上的内力,再按照材料力学的方法计算坝体上、下游面的应力,依据现行抗震规范规定的承载能力极限状态设计式对两种模型中坝体的抗震强度安全进行了评价。 4.本文提出了“强度最不利应力叠加原则”和“稳定最不利应力叠加原则”,对基于振型分解反应谱法计算的动力结果与静态应力结果分别采用这两种原则进行组合,以及基于时程动力法计算的动力结果与静态应力结果直接进行组合,由所得的综合应力成果对两种模型中坝体沿建基面的抗震稳定安全进行了深入的探讨研究。 本论文的工作紧密结合工程实际,以具体工程为研究背景,其研究成果对设计及类似工程具有较大的参考和借鉴价值。同时,高地震烈度下高碾压混凝土重力坝的动态反应是非常复杂的问题,其动力分析中一些问题的处理还有待不断的深入研究。