一种形状记忆合金阻尼器的设计试验和数值模拟研究.doc

高面板堆石坝地震反应和破坏振动台模型试验研究* 杨正权1,2，刘小生1,2，刘启旺1,2，杨玉生1,2，陈 宁1,2，赵剑明1,2 （1.流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038；2.中国水利水电科学研究院岩土工程研究所，北京 100048） 摘要：关键词：中图分类号TU 文献标识码A 文章编号： 引 言 地震作用下，土石坝的加速度反应水平和在坝体内部的分布情况是大坝动力分析的重要内容，也是后续进行坝体和地基液化判别、大坝地震残余变形和坝坡稳定性分析的基础[1]。以往，对土石坝动力安全性的考察主要集中于坝体应力状态和坝坡稳定性上。然而，大量的土石坝震害调查和分析表明：地震引起的坝体地震残余变形和不均匀沉降是很多土石坝动力破坏的主要原因，土石坝的地震残余变形分析应当作为大坝动力稳定分析的重要内容[2]。此外，我国近几年在西部高地震烈度区修建了多座高土石坝工程，这些高坝大库的抗震安全性一直是工程界关注的焦点，尤其是在汶川大地震后，高土石坝的极限抗震能力问题成为了研究的热点[3,4]。 猴子岩水电站1700MW，是大渡河干流水电规划“三库22级”的第9级电站堆石坝Tab. 1 Similarity law of the model test and the corresponding similarity parameters 符号 项目 相似律 模型试验相似常数 L 堆石坝体几何尺寸 Cl 223.5 ρ 堆石体密度 Cρ 1.0 C 模量系数 Cc = Cp/ Cm 3.9 G 堆石体剪切模量 CG= Cl1/2Cc Cρ1/2 58.9 σ 堆石体应力 Cσ= Cl1/2Cc Cρ1/2 58.9 ε 堆石体应变 Cε= Cρ1/2 Cl1/2/Cc 3.8 u 堆石体位移 Cu= Cρ1/2 Cl3/2/Cc 848.1 ù 堆石体速度 Cù= Cρ1/4 Cl3/4/Cc1/2 29.2 ü 堆石体加速度 Cü=Cg=1 1 ξ 堆石体阻尼比 Cξ=1 1 C′ 堆石体有效凝聚力 CC′ = CρCl 223.5 堆石体有效摩擦角 C?′=1 1 t 时间 Ct= Cρ1/4 Cl3/4/Cc1/2 29.2 f 频率 Cf= Cρ-1/4Cl-3/4Cc1/2 1/29.2 （a）浇注完成的河谷模型 （b）模型坝三维效果图 （c）三维整体模型 (a) Finished model of bedrock valley (b) Effect diagram of 3-D model dam (c) Finished 3-D model dam 图1 面板堆石坝模型的制作 Fig. 1 Construction of the model dam 根据输入地震动的差异（包括地震波类型、幅值水平和输入方式等），整个试验分为若干方案工况，其中坝段模型试验又分为空库和满库蓄水两种情况。整体模型试验共18个方案，34个小工况；空库条件下，坝段模型进行14个方案，共计26个小工况的振动试验；满库蓄水条件下，进行18个方案，共计38个小工况的振动试验。工况设置的基本原则是先输入各类压缩普通地震波，先小震后大震，先单向后多向，最后输入高幅值规范正弦波，每次震动前后都要输入低幅白噪声进行坝体自振特性测试。输入普通地震波包括工程场区周边实际记录天然波，地震危险性分析确定的场地波和依据规范确定的规范波，输入加速度峰值0.1～0.8g不等。三种地震波的归一化加速度时程，如图2所示。 （a）天然波 （b） 场地波 （c） 规范波 (a) Natural earthquake (b) Site earthquake (c) Code earthquake 图2 输入地震波时程 Fig. 2 Seismic motion time history of inputting earthquakes 本次试验，主要测试内容包括坝体加速度反应测试、大坝地震残余变形和动力破坏测试等。坝体振动的加速度反应通过预埋在坝体内部的加速度传感器来量测。坝段模型的测试断面为中间断面。对于整体模型，由于猴子岩大坝修建在河流的转弯处，而且河道狭窄、两岸山体形态不规则，没有能够兼顾上下游坝坡的最大横断面，所以选择两个相距较近的控制断面（控制断面5和6）共同作为加速度反应的主测试断面，选取主测试断面两