Page 8 - 2022年第20卷第4期
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0.20                                       0.6
                                                                     0.5
                          0.15                                       0.4   NTN
                         滑移量/m  0.10                                滑移量/m  0.3
                                                                           NTS

                          0.05                                       0.2
                                                 NTN                 0.1
                                                 NTS
                          0.00
                                                                     0.0
                               0  2   4   6   8   10  12
                                                                         0.0    0.5    1.0   1.5
                                          t/s                                   地震加速度幅值×g
                         图 10  地震激励下楔形体 B 点滑移量时程(1.0 g)                图 11  不同地震加速度幅值时的滑移量


               5  考虑横缝开合效应的拱坝地震响应分析

                   以某拱坝为例,研究了在拱坝地震响应分析中采用点面接触模型的效果,并与点点接触模型进
               行了对比。大岗山拱坝高 210 m,地基模拟范围为 2 倍坝高,采用无质量地基模型模拟。拱坝-地基
               系统的有限元模型如图 12 所示。大坝共设置 28 条横缝,从左向右依次编号 1 ~ 28。混凝土的弹性模
               量、泊松比和密度分别为 24 GPa、0.17 和 2400 kg/m ,横缝的摩擦系数取 0.8,黏聚力取 0 MPa。基岩
                                                              3
               的弹性模量、泊松比和密度分别为 24.5 GPa、0.25 和 2000 kg/m 。设计地震加速度为 0.5575 g,考虑
                                                                        3
               了 1 倍、2 倍、3 倍设计地震输入的情况,地震动时程沿三向输入。












                                              图 12  拱坝-地基有限元模型和横缝位置

                   图 13 给出了所有横缝在整个时程中的最大开度。1 倍和 2 倍设计地震加速度输入时,可看出各条横
               缝的开度并不均匀,边缝和中缝的开度较大。采用点点接触模型(NTN)和点面接触模型(NTS)计算的结
               果基本相同。3 倍设计地震加速度输入时,各缝开度显著增大,但各缝开度趋于均匀。最大开度出现在
               左岸坝肩附近,且点面接触模型计算结果比点点接触模型的结果大 4.0%。对于中缝,点点接触模型的
               开度更大。由于横缝的接触非线性,随着地震加速度的增大,各缝开度增长幅度超过地震动增长的幅
               度。1 倍、2 倍、3 倍设计地震动输入时,采用点点接触模型计算的最大开度分别是 21.1 mm、56.9 mm、
               100.9 mm,而采用点面接触模型计算的最大开度分别是 21.0 mm、56.9 mm、104.9 mm。

                    25                            60
                                      NTN         50                  NTN
                    20
                   相对位移/mm  15                   相对位移/mm  40
                                      NTS
                                                                      NTS
                                                  30
                    10
                                                  20
                     5
                                                  10
                     0                            0
                      0  5  10  15  20  25  30     0   5  10  15  20  25  30
                             横缝编号                          横缝编号
                        (a)1 倍设计地震动输入                (b)2 倍设计地震动输入                (c)3 倍设计地震动输入
                                                      图 13  横缝最大开度
                   图 14 给出了所有横缝在整个时程中的最大切向滑移量。1 倍和 2 倍设计地震加速度输入时,采用
              点点接触模型(NTN)和点面接触模型(NTS)计算的结果基本相同。3 倍设计地震动输入时,左右两侧
              坝体的横缝滑移量大体上呈对称分布,最大滑移量出现在两侧的四分之一拱圈处。采用点面接触模

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