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陈厚群
(中国水利水电科学研究院抗震所)
提 要 本文概要论述了强震区高拱坝工程抗震所急需解决的技术问题，及有关应用基础研究的关键课题、目前现状、进一步研究的内容和途径等。
关键词 抗震安全；高拱坝；动力相互作用；接缝张开；可靠度分析。
本文于1996年10月20日收到。
1.前言
我国水力资源十分丰富，约90%尚有待开发，加速水电开发势必成为解决我国能源可持续发展面临的严峻问题中的重要环节。我国水力资源的70%集中分布在西南、西北地区，但也是地震频发的高烈度区。这些地区大多为深山峡谷，地形、地质条件宜于修建高拱坝，在该地区建造的许多重大工程大多采用了高拱坝方案。例如：已建成的我国最高的龙羊峡拱坝(最大坝高H=178m,总装机容量P=1280MW)，正在兴建的二滩拱坝(H=240m,P=3000MW)，初步设计已通过的小湾拱坝(H=292m，P=4200MW)和近期内拟建的溪落渡拱坝(H=295m,P=14400MW)。设计中的糯扎渡(H=262m)、构皮滩(H=220m)、白鹤滩(H=260m)工程也都拟采用拱坝方案。这些拱坝的设计地震烈度多高达VⅢ或IX度。考虑地震成为设计中的控制工况，抗震能力成为保证工程安全的关键。当前各国修建在地震高烈度区的坝高超过200m的大型拱坝工程实践经验和震害实例极少。这些高坝一旦遭受震害失事，其次生灾害所造成的后果将十分严重。短期内在强震区修建这么多就其规模、难度和复杂性而言都属世界前列的高拱坝，使拱坝抗震的工程设计面临严重挑战，也给这个领域的应用基础学科提出了一系列亟待解决的重大前沿课题。
特别值得指出以下两个工程实例：一个是建于1979年的奥地利的科恩勃莱因(Kolnbrein,H=200m)拱坝，在地基和施工均未发现任何缺陷的条件下，在设计水位时，结构发生了全面破坏，这确实震撼了人们对基于传统设计经验保证高拱坝结构安全的信念，而强地震区的高拱坝情况势必更为复杂。另一个实例是美国巴柯依玛(Pacoima,H=125m)拱坝在1971、1994年两次遭受坝基地震加速度超过05g的强震，实测记录揭示了沿坝基地震动的显著差异，左岸拱座岩体反复破坏而坝体并未受损。这些都启迪人们对目前抗震设计，从地震输入到坝体应力和拱座稳定的认识和某些传统的概念都要重新审议。
本文从强震区高拱坝工程抗震所急需解决的实际问题出发，对有关应用基础研究的关键课题、目前状况、进一步研究的内容和途径等，予以概括和简要论述。
2.结构地基动力相互作用和坝基地震输入
目前，将拱坝坝体、库水和地基作为一个体系进行动力耦合分析，原则上已并无困难。通常，在结构和地基动力相互作用的模型中，计入了一部分与坝底毗邻的、具有固定边界的无质量地基。八十年代中，通过一系列拱坝现场振动试验验证了这种模型在适当选取地基范围和有效弹模后，基本能反映地基柔性而给出较符合实测结果的坝体动态特性，因而至今一直被广泛应用于实际工程抗震设计。但由于存在下列3个实质性问题，使这种过于简化的数学模型往往难以反映坝体的实际地震反应和对震害作出合理的解释，而这些问题无疑也将随着坝高的增大而更为突出。
(1)假定了坝基面均匀的地震动输入上述美国巴柯依玛拱坝沿坝基的地震记录表明，由于复杂地基和河谷散射影响，坝基河谷各点的地震动在相位和幅值上都有显著差异。由此产生的拟静，大小：722 KB