高清PDF《高拱坝抗震安全》陈厚群 等著 2012年

内容提要
本书为国家自然科学基金、科技创新及水利部公益专项资助项目。本书从工程应用角度出发,对地震作用下高拱坝的实际性状、安全裕度、破坏机理，以及强震区水电建设工程抗震安全性评价方法等相关知识进行了系统、全面的介绍。其内容主要分为高拱坝坝址地震动输人，高拱坝坝体-库水- 地基体系地震响应分析及抗震安全性评价，大坝混凝土动态抗力试验、数值模拟及其机理三篇，共15章,具体涉及高拱坝抗震分级设防水准及其相应性能目标的确定、坝址地震动输人机制、高拱坝结构地震动响应的并行计算研究、大坝混凝土动态弯拉力学特性试验研究、全级配大坝混凝土动态性能的数值分析研究等。
本书可供水工结构抗震和大坝混凝士动态性能研究人员阅读参考，也可作为水利水电工程专业的研究生教材。

前言
当前我国西部-系列高拱坝的建设，对水资源的合理配置利用，抗旱、防洪、减灾，以及在应对当前气候变化的过程中，开发可再生清洁水电能源，促进化石能源“减排”，都有无可替代的重大战略意义。我国西部的高拱坝工程场址都位于强震区，所处陡峻河谷大多和区域性地质构造关联，因而在西部水电建设中的高拱坝工程难以避让复杂的抗震安全问题。
高拱坝大库一旦发生严重灾变， 将导致对社会有重大影响的次生灾害后果。这些都突显了高.拱坝抗震安全、防止地震灾变的战略重要性。目前我国正在西部强震区建设- - 系列300m级高拱坝，这些工程少有先例，缺乏工程的实践经验和经受强震的震害实例，为确保工程抗震安全，必须面对诸多工程急需解决的关键技术难题，而目前高坝抗震的科技支撑尚不能完全适应工程建设规模和速度的要求。因此，必须突破传统概念和方法,大力开展并加强学科交叉及高新技术在高坝抗震分析中的应用基础理论创新性研究，这是关系我国经济社会发展全局的防灾碱灾重大任务中的重要内容，是我国水利水电建设中-一个必须面对的挑战，也是加快学科前沿性课题发展的机遇。
为此，国家自然科学基金委员会在其重大计划项目“西部能源利用及其环境保护的若干关键问题”中，把“西部高拱坝抗震安全前沿性基础科学问题研究”列为重点课题。由陈厚群院士担任课题负责人，在中国水利水电科学研究院、河海大学和西安理工大学的共同协作下，紧密结合西部强震区实际高拱坝工程，依托“产、学、研”有机结合的团队，充分发挥“统-规划、紧密配合、优势互补、资源共享”的优势，完成了该重点课题的研究。
本书内容包含了上述重点课题的主要研究成果。这些研究成果为改进强震区高拱坝工程抗震设计提供了理论基础、分析方法和科学依据，加深了对地震作用下高拱坝的实际性状、安全裕度及其破坏机理的认识，探索了对我国西部强震区水电建设工程抗霞安全作出更合理评价的途径，同时推动了水工抗震学科的发展。
工程结构的地震安全性评价应包括地震动输人、结构地震响应、结构抗力这三个要素。
它们是不可或缺且相互配套的组成部分，对于高拱坝这类重大工程尤为重要。随着计算技术的迅速发展，目前在混凝土大坝的抗震研究中，呈现出对结构地震响应的研究8益精细，而.对地震动输人和结构抗力研究相当粗放的“两头小、中间大”的局面。实际上，“两头"控制了抗震安全性评价的精度和水平。这“两头”都涉及更多的学科交叉问题，难度较大，研究较少，更需加强。为此，在该重点课题的研究中，以当前我国高拱坝抗震安全中急需解决的工程问题为背景，重点研究了以下前沿性关键技术问题:
(1)多级抗震设防水准及其相应可定量的性能目标，以及合理选择与场址地质、地震和地形相关的地震动参数和输人机制。

(2)计人近域和远域地基各类地质和地震条件的、高拱坝坝体-库水- 地基综合体系的数学模型及其非线性波动问题的有效求解方法，其地震破坏机理和抗震安全定量判断准则的研究。
(3)地震荷载作用下全级配大坝混凝土动态性能试验、三维细观力学方法和Cr扫描技术对其损伤破坏机理的研究。
(4)高拱坝非线性动态分析和全级配大坝混凝土三维细观力学动态分析的并行计算研究。
本书包括绪论及高拱坝坝址地震动输人，高拱坝坝体- -库水- -地基体系地震响应分析及抗震安全性评价，大坝混凝土动态抗力试验、数值模拟及其机理三篇，共I5章。
第一篇针对当前我国高拱坝抗震设计中的地震动输人问题中存在的- - 系列共性和基础性的关键技术问题，就适当确定设防水准框架、合理选择地震动参数和正确理解输人机制等方面，进行了全面、系统的深化研究。分析和澄清了工程应用中存在的诸多基本概念上的混淆，提出和探讨了解决的途径及其理论依据，为坝址地震动输人提供了一整 套紧密结合我国国情和高坝工程特点的、更合理且具有可操作性的新思路和新方法，并进行了相应的应用软件开发，为水I抗震规范的修订提供了基础性资料和科学依据。
第二篇阐述了围绕高拱坝体系地震响应所开展的研发工作,包括适应当前高拱坝工程抗震设计需要的、更加切近工程实际的一整套新的高拱坝坝体-地基系统地霞响应的分析方法和软件;“ 以变形为核心的拱坝抗震稳定性及其抗震安全性评价”的新思路和方法，及其相应的软件系统。这些分析方法和自主研发的软件,已经应用于我国西部水电开发建设的所有重大水电项目的300m级高拱坝工程中，并成为其抗震设计中的重要参考依据;特别是在汶川地震后，被广泛应用在按照国家发展改革委员会的要求对重大水电工程高拱坝进行抗震复核的工作中，并为正在进行中的水工扰震规范的修订提供了科学依据。所构建的高性能并行计算平台及基于有限元语言(FEPC) 研发的软件，已取得了显著效果，拓展了高坝抗震深化研究的空间，具有广舞的应用前景。.
第三篇介绍了根据全级配大坝混凝土的特点，开展的动态抗力特性试验、数值模拟方法及其动态破坏机理的研究成果。其内容包括三个方面:①大坝混凝土动态抗力方面一主要针对目前在高拱坝工程抗震设计中迫切需要解决的问题，即大坝混凝土全级配材料的动态弯拉性能，特别是预静载作用对大坝混凝土动态弯拉性能的影响;介绍了结合实际工程开展的材料试验的研究结果、对包括软化段在内的混凝土受拉本构关系全过程的试验研究，以及对混凝土试验中的动态声发射检测进行的探索。②应用CT技术研究混凝土试件内部损伤扩展和破坏过程的试验研究方面一阐述 了适合混凝土CT试验在线测试的动静态拉压加载设备的研制、混凝土损伤破坏的CT试验技术、数据提取、图像处理和分析方法、及其空间裂纹形态和扩展过程的三维图像重建和动画显示。③数字混凝土数值模拟方面一介绍了满足实际I程配合比要求的多级配骨料和各介质特性的空间随机投放方法;全级配大坝混凝土材料的三维细观力学的建模及其细观有限元网格的剖分;对计人介质强度和弹性模量的应变率效应关系和损伤变量演化的混凝土材料损伤破坏过程，进行非线性动态数值分析的串、并.行计算方法和程序研发;对大坝混凝土在地震作用F动态特性规律的试验和计算结果比较及破坏机理的探讨。

本书概述和第--篇由中国水利水电科学研究院的陈厚群撰写,包含了由他指导的张翠然博士研究生论文的部分内容;第二篇由中国水利水电科学研究院的陈厚群、马怀发、涂劲撰写，包含了由陈厚群、马怀发为正、副导师的王立涛博士研究生论文的部分内容;第三篇由中国水利水电科学研究院的陈厚群、马怀发，河海大学的吴胜兴、周继凯，西安理工大学的党发宁、丁卫华共同撰写,包含了由昊胜兴指导的王岩博士研究生论文的部分内容。全书由陈厚群统-筹划和统稿。
本书研究内容主要从工程观点出发，目的是解决我国当前强震区高拱坝抗震安全评价中所面临的基础性关键技术问题。由于主要针对的是当前少有先例的在强震区修建300m级高拱坝工程，缺少已有工程实践和震害实例的借鉴，因此必然涉及对传统理念和现行方法有所突破的一系列学科前沿性问题，有些问题尚处于不断探索和经受工程实践检验的阶段，书中的观点和初步结论需要进-步发展和深化，竭诚希望与广大读者共同探讨并请批评指正。
另外，本书的主要研究工作得到了国家自然科学基金项目(90510017. 91010006、51079164)、科技创新项目( SCX2002 -02)及水利部公益专项(200701004) 的资助，同时得到了中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院、中国水电顾问集团成都勘测设计研究院的支持，在此一并表示衷心的感谢!

投稿会员：qwer