水垫塘底板的动力响应特征详解

对于断面1，水垫塘底板典型动位移响应时程线原型观测结果如图5.5中实线所示[16]。在7个表孔泄洪激流荷载作用下，水垫塘底板的动位移响应为平稳随机过程。可见，止水未破坏时，水垫塘底板作微幅随机振动，动位移响应的量级在微米级上，符合正态分布。图5.5中虚线显示了模型1水垫塘底板的动位移响应时程线，其各项统计参数（表5.2）显示数值模拟与原型观测结果较为符合，说明所采用的有限元模型的参数选择、边界条件确定是较为准确的，真实地反映了水垫塘底板实际的动力特性。

图5.6是模型2和模型3的计算结果，这与实验[15]给出的底板起动典型过程是一致的。当板块受到上举力时，需要首先克服板块的自重，才能获得向上的运动，而在克服自重之前，其荷载合力比较小，所以振幅比较小（模型1）。而在克服自重之后，底板靠锚固钢筋来约束，刚度较小，所以振幅比较大。在竖直方向上板块与地基之间靠锚固钢筋连接，板块在随机荷载作用下，很容易与地基发生碰撞，当板块重新受到上举力再次向上运动时，其振动将是碰撞与上举力共同作用下的振动，所以会有一个明显的振荡过程，表现在动位移时程上，会出现孤立的波峰，并且不会单独出现，呈现系列化特征。模型2由于锚固钢筋未发生滑移，因此振荡的幅值小，但在钢筋发生滑移的情况下，振荡加剧，幅值也急剧增大。

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图5.5　模型1与原型观测底板动位移响应

图5.6　模型2与模型3底板动位移响应