Page 9 - 2022年第20卷第4期
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(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 14  横缝最大切向滑移
               型算得的滑移量比点点接触模型大 8.8%。
                   上下游坝面对最大主拉应力云图和最大主压应力分布云图分别见图 15和图 16。对于最大主拉应力,两
               种接触模型得到的应力分布趋势一致,最大值出现的位置相同。点面接触模型和点点接触模型算得的最大
               应力分别为 20.7 MPa和 18.7 MPa,前者高出 10.7%。对于最大主压应力,两种接触模型算得的应力分布趋
               势基本一致,最大值出现位置有所差异。点面接触模型的最大值(-39.6 MPa,负号代表受压,下同)出现在
               左岸坝肩,点点接触模型的应力最大值(-31.7 MPa)靠近下游面底部,且前者比后者高出 24.9%。


                                                   SMN=.107E+07                                 SMN=575825
                                                   SMX=.187E+08                                 SMX=.207E+08
                                                       .107E+07                                    575825
                                                       .303E+07                                    .281E+07
                                                       .499E+07                                    .504E+07
                                                       .696E+07                                    .728E+07
                                                       .892E+07                                    .951E+07
                                                       .109E+08                                    .117E+08
                                                       .128E+08                                    .140E+08
                                                       .148E+08                                    .162E+08
                                                       .168E+08                                    .184E+08
                                                       .187E+08                                    .207E+08
                                  (a)NTN                                     (b)NTS
                                           图 15  3 倍设计地震动输入时最大主拉应力分布(单位:Pa)
                                                  SMN=.317E+08                                  SMN=.396E+08
                                                  SMX=.909E+07                                  SMX=.681E+07
                                                      .317E+08                                     .396E+08
                                                      .292E+08                                     .360E+08
                                                      .267E+08                                     .323E+08
                                                      .242E+08                                     .287E+08
                                                      .216E+07                                     .251E+08
                                                      .191E+08                                     .214E+08
                                                      .166E+08                                     .178E+08
                                                                                                   .141E+08
                                                      .141E+08
                                                      .116E+08                                     .105E+08
                                                      .909E+07                                     .681E+07
                                  (a)NTN                                     (b)NTS
                                           图 16  3 倍设计地震动输入时最大主压应力分布(单位:Pa)
               6  结论
                   针对工程结构在地震作用下产生大滑移如边坡滑动、拱坝横缝张合等接触模拟问题,提出了基
               于点面算法和动接触力模型的接触算法,相对于点点算法能更真实地反映接触位置并且适用于接触
               面网格不一致的情况。推导了适于点面接触的动接触力模型公式;采用主从接触算法,通过全局搜
               索和局部搜索确定接触点对,其中局部搜索中采用内外算法可避免盲区问题、提高搜索效率。
                   通过楔形体稳定问题对该模型进行了验证,并通过对楔形体进行地震动输入研究了其地震稳定
               问题,比较了采用点点接触和点面接触的计算结果。研究表明,地震加速度幅值较小时,两种接触
               模型结果一致,随着加速度幅值的增大,结构响应增大,两种接触模型的计算结果差异也随之增
               大,地震加速度幅值为 1.0 g 时残余滑移量差别可达 25%左右。
                   将该模型应用于某拱坝的地震响应分析,模拟了 28 条横缝,并考虑了 1 倍、2 倍和 3 倍设计地震
               动输入的情况。研究表明对于 1 倍和 2 倍设计地震动输入的情况,点面接触和点点接触模型计算结果
               基本一致。对于 3 倍设计地震动输入的情况,两种接触模型得到的横缝开度、切向滑移量以及最大应
               力分布趋势大体一致,但点面接触模型算的最大横缝开度、最大切向滑移量、最大主拉应力、最大
               主压应力均大于点点接触模型的计算结果,增大幅度分别为 4.0%、8.8%、10.7%和 24.9%。可以看
               出,对于相对较小的地震,点点接触模型即具有足够的精度,对于超强地震,点点接触模型的计算
               结果偏小,尤其对应力值的低估更为明显。
                                                                                               — 293  —
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