混凝土重力壩抗爆性能研究.pdf

1、隨著壩工技術(shù)的發(fā)展，一大批100m~300m級(jí)的高壩建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，大壩由于其顯著的政治經(jīng)濟(jì)效益無疑成為局部戰(zhàn)爭(zhēng)或恐怖襲擊的重點(diǎn)對(duì)象，而大壩一旦失事，將給國(guó)家和人民帶來巨大的災(zāi)難和損失，后果不堪設(shè)想。為了揭示突發(fā)性爆炸事故中大壩的損傷破壞機(jī)理及可能的破壞模式，本文從不同爆炸方式作用下的大壩抗爆性能；水下爆炸深度、爆心距、炸彈藥量等因素對(duì)大壩動(dòng)力響應(yīng)和破壞模式影響；大壩高度、體型、庫(kù)前水位對(duì)大壩抗爆性能的影響；水下爆炸沖擊荷載作用下

2、混凝土重力壩的抗爆措施等四方面，系統(tǒng)地研究了混凝土重力壩的抗爆性能，為大壩抗爆性能評(píng)估和防護(hù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）基于非線性有限元技術(shù)，以有限元顯式動(dòng)力分析程序 LS-DYNA為平臺(tái)，通過建立重力壩侵徹爆炸、水下爆炸、空中爆炸的全耦合模型，對(duì)不同爆炸方式下的大壩動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了全性能數(shù)值仿真，探討了混凝土重力壩在不同爆炸方式下的可能破壞模式及抗爆性能，為大壩抗爆性能評(píng)估和防護(hù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。研究表明，水下爆炸沖擊

3、荷載作用下大壩的破壞效應(yīng)較大，水下貼壩面爆炸時(shí)大壩破壞最嚴(yán)重；侵徹爆炸和空中爆炸的毀傷效應(yīng)主要表現(xiàn)為壩體的局部破壞效應(yīng)，而且侵徹爆炸呈現(xiàn)以爆炸作用為主侵徹作用為輔的破壞特征。
　?。?）水下爆炸沖擊荷載作用下的大壩動(dòng)力響應(yīng)及其破壞模式分析是評(píng)估壩工抗爆安全的關(guān)鍵問題。通過大量數(shù)值模擬試驗(yàn)，研究了影響混凝土重力壩動(dòng)力響應(yīng)及破壞模式的關(guān)鍵因素。研究表明，在水下爆炸沖擊荷載作用下，大壩破壞模式不僅與壩體的自身動(dòng)力特性有關(guān)，還取決于炸彈起

4、爆時(shí)的水下深度、爆心距及炸彈藥量；重力壩壩頭是抗爆性能薄弱部位，大壩可能破壞模式為上游迎爆面的爆炸成坑破壞、壩頂及壩下游面的震塌破壞、壩頭與上游直面交接處及下游折坡附近的脆性沖切破壞并出現(xiàn)貫穿性裂縫破壞。
　　（3）在水下爆炸沖擊荷載作用下，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)較之靜態(tài)荷載和地震荷載作用下要復(fù)雜得多。以大壩的動(dòng)力響應(yīng)及破壞模式為指標(biāo)，探討了混凝土重力壩在水下爆炸沖擊荷載作用下，大壩高度、體型以及庫(kù)前水位對(duì)大壩抗爆性能的影響，為大壩抗爆性能

5、評(píng)估和防護(hù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明：對(duì)于混凝土重力壩，隨著大壩高度的增加，大壩的抗爆性能增強(qiáng)；庫(kù)前水位對(duì)大壩的抗爆性能影響較大，通過降低庫(kù)前水位可有效提高大壩的抗爆性能。
　?。?）由于水下爆炸強(qiáng)沖擊荷載作用，壩體將不可避免地產(chǎn)生開裂破壞。根據(jù)配筋前的大壩動(dòng)力響應(yīng)及破壞模式分析，設(shè)置了三種不同的配筋方案，研究了局部配置抗爆鋼筋對(duì)大壩動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，給出了配筋前后大壩開裂破壞范圍及壩頂動(dòng)位移響應(yīng)。研究表明，在水下爆炸沖擊荷載作用下