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基于增强现实技术髓内钉远端锁孔导航.docx
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基于增强现实技术髓内钉远端锁孔导航.docx
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目前我国水力资源开发进入高峰期,拱坝因其优越的抗震性能和抗超载能力越来越多地被
应用到重大的水利枢纽工程中。然而越来越多的拱坝建设在强震区,一旦强震来临将对人民的
生命财产造成巨大威胁
[1]
。因此,拱坝-库水-地基地震作用下的相互作用尤其是对库底吸收的研
究是一个值得关注的课题。林皋等
[2]
在国内率先进行大坝地震作用下动水压力分析的计算方法
和计算程序研究,研究成果被我国水工抗震规范(SDJ10-78 试行)使用,并在历次规范修订中一
直沿用至今。Wang 等
[3]
针对拱坝坝面动水压力进行了深入分析,库水压缩性对坝面动水压力分
布影响较大不可忽略;林皋等
[4-6]
提出了大坝动水压力分析的比例边界有限元方法,该方法可以
方便地考虑库水可压缩性和库底吸收边界条件;杜修力等
[7]
较为全面地总结了库水的可压缩
性、坝体、库底淤积沙层、地基等因素对地震时坝面动水压力影响的研究成果;刘钧玉等
[8]
通
过比例边界有限元、有限元和边界元计算了库水-重力坝-无限地基系统的响应;许贺
[9]
建立了坝
体-库水系统的有限元-比例边界有限元耦合计算模型;Fenves 等
[10]
考虑库底吸收,给出了坝面
动水压力分布的级数解;牛志伟等
[11]
将库底淤沙层模拟为固液两相孔隙介质,建立了考虑水库
底部淤泥的坝体-库水-地基系统的动力分析模型,结果表明随着淤沙层厚度的增加坝面动水压
力幅值逐渐减小;Demirel
[12]
采用侵入边界法来模拟不规则库区库底吸收效应;李艳朋等
[13]
采用
声学单元模拟库水,讨论了库底吸收对对重力地震响应的影响;章青等
[14-16]
研究了水库库底吸
收和淤泥层对大坝地震响应的影响,根据流体运动方程建立了水体表面的一般边界条件,讨论
了库水表面波对刚性坝面动水压力的影响,结果表明确定坝面动水压力时不考虑表面波是可行
的;倪浩清
[17]
从有限波高的角度推导了高坝在地震作用下库水强迫振动的解析解,得出了水体
面波的壅高公式,易于计算强震区高坝超高条件下坝面动水压力。
由于拱坝具备独特的结构及受力特征,在对拱坝进行动力响应分析时需建立完整的拱坝-
库水-地基三维模型,在这种情况下全面考虑坝体-库水-地基之间的相互作用尤其是库底吸收边
界条件就成为研究的热点和难点。针对库底吸收边界的模拟上述研究多数基于解析解或半解析
解,因此很难应用到实际复杂的工程中。同时在上述研究中库底反射系数均为单一常数,即整
个库底的吸收边界条件相同,然而,水库在运行多年后,坝前会淤积相对较厚的淤沙层,这就
会使得库底的反射系数不是常数而是变反射系数的库底吸收边界,研究变库底反射系数条件下
坝面动水压力分布将更接近工程实际,这也将给具体分析带来复杂性。因此,提出一种合理、
准确的坝体-库水-地基相互作用分析模型尤其对于库底反射系数的确定是一个亟待解决的问
题。
本文基于声固耦合法(the coupling acoustic-structure method,CAS)结合阻抗边界条件分
析了大岗山拱坝的坝面动水压力和坝体动力响应。通过给定阻抗边界条件中相应的比例系数来
模拟库底吸收、自由表面重力波等边界条件。建立了大岗山拱坝-库水-地基系统的动力有限元
模型,分析了不同库底反射系数(常数)和变库底反射系数对坝面动水压力分布及拱坝动力响应
的影响。对比了地震作用下不同库底吸收边界条件对库水表面波高的影响。
1. 声固耦合法运动方程及模型验证
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