混凝土高壩抗震研究（簡體書）

《混凝土高壩抗震研究》專著主要為反映中國水利水電科學研究院六十年來在高混凝土壩抗震設計和研究方面的進展。特別是近十余年來，隨著中國在西部強地震區一系列少有先例的300m級高壩的興建，在高壩抗震安全研究方面取得的一些緊密結合中國國情和工程實踐、追蹤學科發展前沿、對傳統有所突破的基礎性的創新研究成果及其工程應用，以期促進在此領域的國際學術和工程界的交流，有利于進一步發展共同協作。同時，也有望能給從事高壩抗震或與之有關的設計科研的專業人員、高校師生以參考。

《混凝土高壩抗震研究》是中國工程院院士文庫之一。

緒言
1 中國國情和大壩抗震
2 中國大壩抗震研究的基本理念
2.1 突出工程觀點
2.2 強調全面綜合評價
2.3 提高自主創新能力
2.4 重視實踐檢驗

3 中國高壩經受強震的實例和啟迪
3.1 混凝土高壩強震實例
3.1.1 重力壩
3.1.1.1 新豐江工程
3.1.1.2 寶珠寺工程
3.1.2 拱壩
沙牌工程
3.2 混凝土高壩震例啟迪

4 大壩抗震研究的主要進展
4.1 壩址地震動輸入
4.1.1 大壩抗震設防標準
4.1.1.1 關于“分類設防”的概念
4.1.1.2 關于“多級設防”的概念
4.1.2 壩址地震動輸入參數
4.1.2.1 峰值加速度
4.1.2.2 設計反應譜
4.1.2.3 幅值和頻譜都非平穩的地震動輸入
4.1.2.4 采用“隨機有限斷層法”直接生成近場大震的地震動時程
4.1.3 壩址地震動輸入機制
4.1.3.1 對設計地震動峰值加速度的理解
4.1.3.2 壩址地震動輸入方式
4.1.4 水庫地震
4.1.4.1 概述
4.1.4.2 兩種不同類型的水庫地震
4.1.4.3 構造型水庫地震的觸發機制
4.1.4.4 水庫地震的識別標志
4.1.4.5 構造型水庫地震危險性的評價方法
4.1.4.6 水庫地震的監測臺網
4.1.5 壩址地震動輸入研究小結
4.2 高壩結構地震響應分析
4.2.1 高混凝土壩地震響應分析模型和求解方法
4.2.1.1 高混凝土壩地震響應分析的進展
4.2.1.2 壩體結構一地基的動力相互作用
4.2.1.3 壩體分縫的影響
4.2.1.4 壩體一庫水流固耦合的影響
4.2.1.5 壩基地震動的不均勻輸入
4.2.2 壩體一地基一庫水體系的地震響應分析程序的研發
4.2.2.1 壩體一地基一庫水體系的地震響應分析
4.2.2.2 工程抗震措施效果檢驗的分析
4.2.3 判斷高壩體系整體失效定量準則的新的設計理念
4.2.3.1 傳統的“剛體極限平衡法”的局限性和改進
4.2.3.2 高壩體系整體失穩校核的新設計理念
4.2.4 高性能并行計算技術在高壩抗震中的運用
4.2.4.1 高性能并行計算技術應用的重要性
4.2.4.2 開創高壩抗震的高性能并行環境
4.2.4.3 高壩地震響應分析的并行計算應用實例
4.2.5 高壩地震響應分析小結
4.3 高混凝土壩體系的試驗驗證
4.3.1 高壩體系動力模型試驗
4.3.1.1 高壩動力模型試驗的相似要求
4.3.1.2 激振器加載
4.3.1.3 振動臺試驗
4.3.2 高壩的現場測振動試驗和強震觀測
4.3.2.1 高壩的現場測振動試驗
4.3.2.2 高壩的強震觀測
4.3.3 高壩體系的試驗驗證小結
4.4 高混凝土壩材料動態力學特性
4.4.1 大壩混凝土全級配試件的動態力學特性試驗
4.4.1.1 由多級配骨料的全級配試件確定靜態抗壓強度標準值
4.4.1.2 地震作用下大壩混凝土的動態抗拉強度
4.4.1.3 大壩混凝土的動態彈性模量
4.4.1.4 預加靜載對大壩混凝土動態強度的影響
4.4.1.5 大壩混凝土及其組成介質靜動態軸向拉伸力學特性
結語
參考文獻

壩體結構一地基的動力相互作用
如在前節壩址地震動輸入方式中所述，在高壩地震響應分析中，首要因素是必須考慮壩體結構和地基動態相互作用。壩體結構一地基的動力相互作用的關鍵是：要考慮在近域地基巖體內的不同巖性分布和各類地質構造影響，以及地震波能量向遠域地基逸散的輻射阻尼影響。前者涉及巖體的材料非線性問題和其壩基潛在滑動巖塊滑動面的接觸非線性問題。後者如前所述目前較普遍采用人工透射邊界和黏滯阻尼邊界。而基于傳統的伏格特（Vogt）地基系數的“拱梁分載法”和被長期沿用的無質量地基的有限元法只能考慮地基的彈性影響。無法考慮壩體結構一地基動態耦合的相互作用影響。因此，必須突破傳統的、僅著眼于壩體結構的、作為封閉系統的振動問題求解思路的局限，邁向將壩體結構和地基整個體系作為開放系統的波動問題求解的新思路。
壩體分縫的影響
高混凝土壩是大體積結構，為防止開裂、滿足施工要求分縫分塊澆注。除需沿壩軸線方向按約20m寬度設置橫縫外，對于較高的重力壩，因其斷面尺寸大，還需沿順河向設置縱縫分塊澆注。壩內的縱、橫縫雖都需在壩體冷卻至穩定溫度時經灌漿後形成整作，但灌漿的漿體僅能起傳遞壓應力的填充作用，抗拉強度極低以至可以忽略。
重力壩因一般都可取單個壩段作為平面問題計算，壩段間橫縫的影響可以不計。但沿壩軸線方向設置縱縫的壩體，在強震作用下可能會有局部張開、滑移而影響壩體的整體性。有些建于強震區的底寬較厚的高拱壩，也有在壩體橫斷面設置縱縫的。此外，在有深層滑動問題的重力壩，及拱壩兩岸的壩基中，在強震時可能滑動的巖塊的底滑面和側滑面，同樣可以作為接縫處理。甚至壩體內局部開裂的薄弱部位，以及在強震時可能開裂和滑移的壩基面，也都可設置接觸縫面，但後者是需計人材料抗拉和抗剪的初始強度的虛擬縫面。
拱壩在傳統的“拱梁分載法”或無質量地基的有限元法的動力分析中，歷來被作為不規則殼體的整體結構而忽略橫縫的影響。隨著在地震區眾多高拱壩建設的發展，地震工況下的高拱向應力值，愈益成為設計中的難題，從而開始注意到拱壩壩體中的橫縫在強震時會因不能承受拉力而反復開合的影響。實際上，在強震作用下的拱壩壩體已不再是整體結構，成為抗震設計中難題的高拱向應力，被張開的橫縫釋放而實際并不存在。