随机地震作用下混凝土重力坝抗震安全概率评价研究

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我国水资源丰富的地区为西南、西北地区,但该地区强震频发,水电工程选址难以避开。地震荷载将导致混凝土重力坝发生不同程度的破坏,因此进行混凝土重力坝抗震安全研究工作具有非常重要的意义。结构地震易损性和可靠度分析可以考虑到大坝在不同等级荷载作用下发生不同程度破坏的概率,是结构安全分析评价的重要方法。本文在进行混凝土重力坝动力可靠度分析时采用荷载和结构参数双重随机;在进行易损性分析时得到综合破坏指数,划分混凝土重力坝的综合破坏等级。主要研究内容如下:(1)应用随机振动理论,将地震动输入及地震响应模拟为高斯平稳的随机过程。采用主滑裂面和辅助滑裂面的摩擦系数和凝聚力为基本随机变量,基于JC法对某实际混凝土重力坝双斜面深层抗滑稳定可靠度进行分析,建立随机结构动力深层抗滑稳定可靠度功能函数,验算年计失效概率,得到混凝土重力坝双斜面深层抗滑稳定满足规范要求的结论。(2)选取坝顶相对于坝踵的顺河向位移作为抗震性能响应指标,应用随机振动理论,采用正交试验对可靠度分析中的不确定因素进行参数敏感性分析,选取最敏感参数增大其变异系数;基于响应面法确定极限状态函数,参考基于坝顶相对与坝踵的顺河向位移所定义的结构极限状态限值,应用JC法得到结构不同破坏等级下的可靠概率与失效概率。并对达到严重破坏等级的年计失效概率进行计算,得出设计基准期内的地震变形可靠性指标,结果表明该坝基本满足规范的设计要求,工程偏于安全。(3)以混凝土重力坝坝顶相对坝踵顺河向位移、整体损伤指数、坝基面累积滑动位移为单一响应指标,采用非线性动力时程分析,根据功效系数法得到坝体综合破坏指数。给出综合破坏指数的四级震害划分标准及相应的性能水准,对比研究基于单一响应指标和综合破坏指数的混凝土重力坝地震易损性曲线。结果表明,采用综合破坏指数进行易损性评价,可以适应地震动强度的变化,全面客观估算结构在不同地震强度作用下产生不同程度破坏的概率,进而为重力坝结构抗震安全设计、地震灾害预测和风险分析提供参考。
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