7.4.2.1 基础模拟范围对拱坝动力响应的影响
前面分析了基础模拟范围及材料特性等对拱坝自振特性的影响，虽然结构的自振模态是分析振动的重要参数，但实际工程关心的是结构的动力响应，因为动力荷载作用下的响应是判断结构振动是否造成危害的根本依据。下面分别计算了在相同荷载作用下，基础模拟范围发生变化时，拱坝的动力响应，以期对基础模拟范围的控制提供可靠的依据。计算时为了方便起见，采用单位正弦荷载模拟水流动力荷载的作用。
由图7.34、图7.35可知，拱坝各方向动位移随基础深度变厚，体现由弱到强的变化过程。当基础深度小于0.7H时，拱坝的动位移响应受基础深度的影响较大，就响应绝对值来说，除特薄基础外，拱坝的动位移均在同一数量级范围内，取基础深度大于0.7倍坝高，可较好地模拟拱坝的动力响应。
图7.35 基础深度对动力响应的影响（拉西瓦）
对二滩、小湾、拉西瓦、溪洛渡及构皮滩等工程[15-19]研究了基础深度、上下游长度和坝肩的基础模拟范围对坝体自振频率和动位移响应的影响，确定了各个工程水弹性模拟范围。虽然各高坝工程选取的水弹性模拟范围有所不同，但综合多个工程水弹性模拟范围可得出水弹性模型模拟范围的一般模拟原则：为保证模型与原型的模态和振动响应特性相似，基础模拟范围可按深度0.75倍坝高，上游0.5倍坝高，下游约1.2倍坝高（考虑水力学问题取至二道坝末端），坝肩0.5倍坝高来选取。
7.4.2.2 基础模拟范围对导墙动力响应的影响
同样采用单位正弦荷载模拟水流动力荷载的作用计算导墙的实际位移响应（以向家坝工程导墙为例），由于导墙主要以侧向振动为主，选取导墙顶部的X方向动位移响应进行比较。基础模拟深度及宽度对动位移的影响如图7.36～图7.39所示。
结果表明，导墙动位移随基础深度由薄到厚，体现“弱—强”的变化过程，当基础深度大于10m时，导墙动位移响应受基础深度影响小于0.3%。导墙动位移随基础宽度的增大，从整体上体现为“弱—强”的变化趋势，当基础宽度大于50m时，导墙动位移响应受基础宽度影响小于0.1%。就总的变化趋势而言，导墙的动位移在基础范围的变化影响下还是较小的，均在同一量级范围内，根据模拟实验条件，深度和宽度不必模拟过大的范围。综合导墙模拟范围对自振特性及动力响应的影响，可得出导墙结构的一般模拟范围可取为：深度取1倍导墙高度，宽度取1倍导墙高度。
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图7.36 基础模拟深度对导墙动位移的影响（左导墙）
图7.37 基础模拟宽度对导墙动位移的影响（左导墙）
图7.38 基础模拟深度对导墙动位移的影响（中导墙）
图7.39 基础模拟宽度对导墙动位移的影响（中导墙）
7.4.2.3 闸墩的模拟对弧形闸门动力响应的影响
对弧形闸门而言，进行泄洪振动水弹性模型试验时，往往将闸墩处理成刚性。但在工程实际中，闸墩结构的刚度有限（如水闸闸墩），闸门振动的同时，闸墩往往也会振动，因此实验中也应将闸墩考虑成弹性体进行模拟。文献[20]综合考虑整个闸门体系耦合作用及闸门的水动力特性与结构静动力特性耦合作用，全面地用水弹性模型仿真模拟了水力系统—闸门结构（系统）—支撑结构（闸墩）整个体系的耦联振动问题；并与将闸墩进行刚性处理后的计算结果进行了对比。结果表明，闸墩作为弹性结构对闸门的顺流向动位移影响较大，对于垂向动位移影响较小，通过水弹性模型对其进行安全评价时应该考虑闸墩的影响。
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