面板堆石壩混凝土防滲結(jié)構(gòu)損傷分析.pdf

1、混凝土面板堆石壩由于具有安全、經(jīng)濟、適應(yīng)環(huán)境和氣候條件等優(yōu)點，深受壩工界的青睞，混凝土面板堆石壩是目前壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的壩型之一。面板和高趾墻作為面板壩的主要防滲結(jié)構(gòu)，是整個大壩正常工作的最重要防線，保證其安全可靠地工作運行一直是壩工界研究的首要問題。
　　目前，我國混凝土面板堆石壩的發(fā)展正面臨著從200m到300m級壩高跨越的技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是這種超高面板壩，在高應(yīng)力場下堆石料破碎嚴重，壩體變形較大，可導致面板破裂

2、，從而威脅大壩的安全運行。由于面板的順坡向拉應(yīng)力變化比較大，在混凝凝土面板堆石壩的靜、動力分析中，采用線彈性模型進行應(yīng)用有一定的局限性。本文在國家自然科學基金重大研究計劃集成項目（編號:91215301）、國家自然科學基金項目（編號:51379028;51279025）、新世紀優(yōu)秀人才支持計劃資助（編號:NCET-12-0083）和地震行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（編號:201208013）資助下，采用混凝土塑性損傷模型，考慮了混凝土的損傷開裂

3、，以及表現(xiàn)出的剛度退化和應(yīng)變軟化的特性，實現(xiàn)了混凝土面板堆石壩面板及高趾墻的靜、動力計算方法。較好的模擬了面板及高趾墻損傷的發(fā)生和發(fā)展過程，驗證了混凝土塑性損傷模型在面板堆石壩中的應(yīng)用。
　　通過對200m混凝土面板堆石壩的靜、動力分析，計算結(jié)果表明:地震時，在0.65H（H為壩高）附近順坡向拉應(yīng)力最大，面板首先在該部位出現(xiàn)損傷，同時由于鞭稍效應(yīng)，0.85H面板附近也出現(xiàn)損傷;采用損傷模型，損傷部位的面板出現(xiàn)軟化，應(yīng)力得到釋放，計

4、算結(jié)果比線彈性模型更加合理;采用塑性損傷模型可以反映混凝土面板漸進破壞過程，通過損傷變量可以清晰地了解面板的損傷分布和薄弱環(huán)節(jié)。本文的研究成果可以為進一步開展混凝土面板堆石壩極限抗震能力及抗震措施分析提供有效手段。
　　通過對帶有高趾墻的混凝土面板堆石壩靜動力反應(yīng)特性進行了二維有限元分析，計算結(jié)果表明:高趾墻在施工和蓄水工程中上、下游兩側(cè)受到拉、壓應(yīng)力交替作用，竣工期最大拉應(yīng)力發(fā)生在高趾墻下游面底部，滿蓄期最大拉應(yīng)力發(fā)生在高趾墻上