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图 ２６ 库底吸收效应对坝体整体损伤的影响

６ 结论

考虑建坝场地的阶梯地形，较为准确地计算场地内部的地震等效力，相对全面地模拟了坝 － 水、
坝－ 阶梯形地基动力相互作用以及坝体混凝土、近场基岩的非线性力学特性，在开放波动体系内耦合
多种非线性因素，从而提高了整体抗震安全评价的合理性。在静 － 动力组合作用下，以损伤演化、耗
能特征、位移响应为主要指标，揭示了阶梯地形场地下多种非线性因素耦合对重力坝震损程度的影响
规律，得到以下主要结论：
（１）在地震动输入方法方面，为了适应建坝场地阶梯地形，本文结合波场分离原理和坡面应力自
由条件，求解阶梯地形地基自由场，进而计算地基内部的地震等效力，通过数值算例对比参考解验证
了方法的有效性。其应用于相互作用分析中的良好效果主要来源于：内部输入界面的等效力抵消了外
行总波动中阶梯地形场地自由场的成分，以外区域只用于其余散射波动的辐射与吸收。自输入界面开
始，网格可逐步往外稀疏过渡，相对于基于外源波动的输入方法，一定程度上减少了整体的网格规
模，且输入与人工边界分离，操作更为灵活。
（ ２）在静－ 动力组合作用分析模式方面，以静载作用下的体系应力场作为初始条件，通过在人工边
界节点施加补偿力的方式构造了静－ 动力统一边界条件，从而能合理模拟结构从震前静力状态平稳过
渡到震时的应力状态。
（ ３）在多因素耦合相互作用体系的建立方面，以某重力坝工程为背景，建立坝 － 库水 － 阶梯地形地
基非线性相互作用模型，在开放波动体系中同时考虑阶梯地形对波动传播的影响、坝体和基岩的塑性
破坏、库水可压缩性与库底吸收效应，使得计算模型更为合理。分析结果表明：较强地震作用下，库
底吸收效应减轻了坝体整体损伤；较弱地震作用下，吸收作用反而可能加剧坝踵的局部损伤；扩大库
底淤泥覆盖范围能有效减轻坝体地震损伤，尤其强震激励下，距离坝踵大约一倍坝高之外的淤泥层对
于坝体损伤影响轻微。
（ ４）在筑坝材料与地基岩体的非线性特性方面，坝－ 基体系中考虑了混凝土和岩石的进展性塑性变
形，验证了所建立的本构关系适用于重力坝复杂应力状态的分析。分析结果表明：岩基塑性主要从坝
踵开始，导致坝踵局部损伤降低近 ３５％，坝顶位移发生改变，水平方向变化更为明显。
以上研究建立的分析框架，为阶梯状、局部不规则地形下重力坝抗震安全性评价提供了分析手
段，场址因素对坝体动力响应及薄弱部位损伤特征的影响分析可为大坝防减灾设计提供参考。

参 考 文 献：

［ １］ 张楚汉，金峰，王进廷，等．高混凝土坝抗震安全评价的关键问题与研究进展［Ｊ］．水利学报，２０１６，４７
（３）：２５３ － ２６４．
［ ２］ 陈厚群．坝址地震动输入机制探讨［Ｊ］．水利学报，２００６，３７（１２）：１４１７ － １４２３．
［ ３］ 张饶，金峰，黄杜若，等．地震波频率非平稳对土石坝非线性结构响应影响研 究 ［Ｊ］．水 利 学 报，２０２２，
５３（８）：９２６ － ９３８．
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