土石坝极限抗震能力的上限有限元法  被引量:1

Upper Bound FEM to Analyze the Ultimate Aseismic Capability of Earth-rock Dams

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作  者:杨昕光[1,2] 迟世春[3] 饶锡保[1] 张伟[1] 潘家军[1] 周欣华[1] 徐晗[1] 

机构地区:[1]长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉430010 [2]水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,江苏南京210029 [3]大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024

出  处:《地震工程学报》2015年第3期667-671,692,共6页China Earthquake Engineering Journal

基  金:国家自然科学基金(51309029);水利部公益性行业专项(201201039);水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室开放研究基金(YK914017)

摘  要:基于极限分析上限定理,考虑堆石料内摩擦角较大以及抗剪强度具有非线性的特性,提出一个用于求解土石坝极限抗震能力的有限元计算方法。该方法通过功能平衡条件、位移协调条件、边界条件、屈服条件以及所求极限荷载,形成标准的二阶锥规划数学模型,并用内点法进行优化迭代求解,得到土石坝坡极限抗震能力的上限值。运用该方法对一个典型面板堆石坝进行抗震极限分析。结果表明:按规范设计的土石坝具有较强的抗震能力,且竖向地震力对大坝的极限抗震能力存在一定影响;此外上限有限元法具有较高的计算精度及工程实用价值。An upper bound limit analysis finite element method is developed to study the ultimate aseismic capacity of earth-rock dams.Considering the large value of the internal friction angle and the non-linear shear strength parameters of earth-rock materials,a static form,which is the corresponding dual problem of the second-order cone programming for upper bound limit analysis,is formulated with constraints based on the yield criterion,flow rule,boundary conditions,and the energy-work balance equation.The upper bound solution of ultimate aseismic capacity is then iteratively obtained by a state-of-the-art interior-point algorithm.The proposed method is applied to the seismic stability problem of a typical earth-rock dam.The results indicate that the earthrock dams designed according to code have strong seismic capabilities,as the influence of vertical earthquake load is considered.These results also demonstrate the high calculation accuracy and practical value of the proposed method.

关 键 词:土石坝 极限抗震能力 极限分析 上限定理 

分 类 号:TV641[水利工程—水利水电工程]

 

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