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水 利 学 报

２０２２年 ９月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ９期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０９ － １１１６ － １１

高拱坝抗震安全评价指标研究———以白鹤滩拱坝为例

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秦礼君 ，陈健云 １，２ ，徐 强 ，李 静 １
（１．大连理工大学 工程抗震研究所，辽宁 大连 １１６０２４；
２．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）

摘要：为研究拱冠梁中上部在地震作用下的局部稳定性，提出合理的局部抗震安全评价指标，本文以白鹤滩拱坝
为例，建立三维有限元模型进行数值模拟计算。将拱冠梁中上部作为研究对象，以基于坝段的抗滑安全系数及抗
滑安全系数持时作为局部安全评价指标，研究了两个指标随地震动峰值加速度（ ＰＧＡ）的变化规律及其沿坝段高程
的分布规律，并基于指标的统计结果明确了拱冠梁中上部薄弱位置。结果表明，随着 ＰＧＡ的增加，拱冠梁中上部
抗震安全薄弱面所在的位置是逐步降低的。ＰＧＡ低于 ０．８ｇ时，拱冠梁中上部位抗震安全的薄弱面位于 ０．７９～０．８３
倍坝高位置；ＰＧＡ大于等于 ０．８ｇ时，拱冠梁中上部抗震安全的薄弱面位于 ０．７６～０．７９倍坝高位置。本文计算结果
与高拱坝振动台地震破坏试验结果相近，提出的评价指标应用于拱冠梁中上部的评价效果较好，可为高拱坝中上
部抗震薄弱部位的定位及大坝安全监测提供参考。
抗震安全评价
关键词：高拱坝；拱冠梁；数值仿真；
中图分类号：ＴＶ３１２ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２１１０４６

１ 研究背景

拱坝因其具有经济合理、安全可靠的优点，在世界范围内被广泛使用。在水力资源丰富的我国西
南部，有一系列特高拱坝已落成或正在建设之中，但同时，这部分地区也是我国高地震烈度区。大坝
作为水利工程的核心主体建筑物，其安全性是整个工程的关键 ［１］ 。一旦强震导致拱坝坝体破坏，将造
成不可估量的生命与财产损失。因此了解拱坝在地震作用下的破坏模式、对拱坝进行抗震安全评价是
一项重要研究课题。
为了探究混凝土拱坝在强震作用下的破坏模式及薄弱部位，许多学者开展了振动台试验及有限元
仿真试验。杜荣强等 ［２］ 对大岗山拱坝和溪洛渡拱坝进行强震破损分析和比较，计算结果表明上游面拱
冠梁上部是抗震薄弱部位。张宇等进行的振动台破坏试验中 ［３ － ４］ ，考虑拱坝－ 库水相互作用时，顶拱拱
冠处及拱冠梁位置发生了中等或严重损伤；不考虑库水影响时，模型进入悬臂梁破坏模式后顶拱拱冠
为抗震薄弱环节。周光平 ［５］ 的研究中，拱坝下游面在震动中出现拱向裂缝，超载结束后已经上下游贯
穿。邹浩 ［６］ 的高拱坝振动台试验中，在地震动逐级加载过程中拱坝中上部的上下游面都出现了拱向宏
观裂缝。范书立等 ［７］ 学者在试验中发现在强震的作用下，顶拱的中部是坝体的薄弱部位，拱向裂缝和
梁向裂缝贯穿上下游后，将造成混凝土块从坝体上脱落（如图 １所示）。
振动台试验结果及数值仿真结果说明，拱坝的中上部为抗震薄弱部位，在强震作用下产生较大的
损伤，很可能出现宏观水平裂缝，并在持续的振动中进一步扩展，最终造成水平裂缝的上下游贯穿。

收稿日期：２０２１ － １１ － ２６；网络首发日期：２０２２ － ０７ － ２１
网络首发地址：ｈｔｔｐ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０７２０．１４３４．００４．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５２０７９０２５）
作者简介：秦礼君（ １９９４ － ），博士生，主要从事高拱坝抗震安全研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｑｉｎｌｉｊｕｎ＠ｍａｉｌ．ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：陈健云（１９６８ － ），博士，教授，主要从事结构抗震安全研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｙｄｇ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ

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