Page 41 - 2021年第19卷第5期

36 0.6 倍 22.5 第一阶
34 0.8 倍 22.0 第二阶
1.0 倍 21.5
32 21.68
1.2 倍 21.0 21.48
30 1.4 倍 20.5 20.56 21.16
频率/Hz 26 1.6 倍 频率/Hz 20.0 19.42
28
19.5
24
18.5
22 19.0 19.29 18.83 19.09 19.28
20 18.0 18.39
17.5
18 17.1
17.0
16 16.83
16.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
频率阶次 地基弹模倍数
图 8 地基不同弹性模量对坝体自振频率影响 图 9 地基不同弹性模量对坝体前两阶自振频率影响
计算结果（见图 8、图 9）表明，当地基弹模低于 101 MPa，大坝自振频率降幅明显；当地基弹模
高于 101 MPa，一阶频率最大增幅为 3.125%，前两阶自振频率保持相对稳定，中高阶自振频率增幅
较大。
3.4 坝面抗震钢筋对坝体自振特性影响 研究表明拱坝设置坝内钢筋或跨横缝钢筋能有效减小坝体
在地震作用下的开裂程度，提高其抗震性能 ［14-16］ 。但目前对坝面钢筋的研究并进行动力模型试验的研
究较少。本次特高混凝土拱坝振动台模型试验，利用尼龙丝模拟坝面抗震钢筋。本节计算模型中边
界条件仍同 3.2 节，坝体和地基材料特性采用试验值，保持均一性。

3.4.1 胶体材料弹性模量对坝体自振特性影响 由于试验时需在坝体表面刷涂胶体来固定尼龙丝，
其力学特性难以测量。本小节利用四节点壳单元模拟胶体，仅考虑其薄膜刚度。按实际刷胶区域，
划分壳体单元 4160 个。胶体厚度暂取 0.2 mm，胶体弹性模量分别按坝体材料弹模的 0.75 倍、1.0 倍、
1.25 倍、1.50 倍、1.75 倍、2.0 倍、2.25 倍、2.50 倍、2.75 倍、3.00 倍取值，分析胶体材料弹模变化对
大坝自振特性的影响。

34 0.00 倍 22.0 第一阶
0.75 倍 21.5
32 1.00 倍 第二阶
1.25 倍 21.0 20.57 20.59 20.6 20.62 20.63
30 1.50 倍
1.75 倍 20.5 20.56 20.58 20.59 20.61 20.62 20.64
28
频率/Hz 26 2.25 倍 频率/Hz 19.5
2.00 倍
20.0
2.50 倍
24 2.75 倍 19.0 18.85 18.88 18.9 18.93 18.95
3.00 倍 18.5 18.83 18.87 18.89 18.92 18.94 18.97
22
18.0
20
17.5
18 17.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
频率阶次 胶体弹模倍数
图 10 胶体不同弹性模量对坝体自振频率影响 图 11 胶体不同弹性模量对坝体前两阶自振频率影响
计 算 结 果（见 图 10、 图 11）表 明 ， 胶 体 材 料 弹 模 变 化 对 坝 体 自 振 频 率 影 响 较 小 ， 频 率 增 幅 为
0.002% ~ 0.919%，第一阶频率最大增幅仅为 0.736%，前两阶自振频率基本保持稳定。
3.4.2 胶体材料厚度对坝体自振特性影响 由 3.4.1 考虑到胶体材料在试验过程中存在厚度不均匀的
情况，而且胶体厚度也难以测量。本小节计算模型中胶体弹性模量取 1.50 倍坝体材料弹模，胶体厚
度分别按 0.0 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm 取值，分析胶体厚度变化对大坝自振特性的影响。
计 算 结 果（见 图 12、 图 13）表 明 ， 胶 体 厚 度 变 化 对 大 坝 自 振 频 率 的 影 响 也 较 小 。 频 率 增 幅 为
0.010% ~ 1.434%，第一阶频率的最大增幅仅为 1.144%，前两阶自振频率也基本保持稳定。

3.4.3 胶与尼龙丝复合体对坝体自振特性影响 为验证模拟坝面抗震钢筋技术措施的合理有效性，
本小节计算模型中利用杆单元模拟尼龙丝，尼龙丝弹性模量参考表 2 取值 2.45 GPa，分析坝面抗震钢
筋对大坝自振特性的影响。
计算结果（见图 14、图 15）表明，采用胶与尼龙丝复合模型时，频率增幅为 0.007% ~ 1.012%，第

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