澆筑式瀝青混凝土動(dòng)本構(gòu)特性試驗(yàn)及數(shù)值分析研究.pdf

1、澆筑式瀝青混凝土心墻壩具有施工方便快捷以及嚴(yán)寒條件下亦可施工等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來越廣。但我國是一個(gè)多地震的國家，地震活動(dòng)分布范圍較廣，地震震源較淺，破壞力較大。那么，在地震頻發(fā)的地區(qū)建設(shè)澆筑式瀝青混凝土心墻壩，其抗震性狀究竟如何，是目前急需解決的問題。
　　本文采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法。首先，從材料層面研究了澆筑式瀝青混凝土材料的動(dòng)本構(gòu)特性;其次，從結(jié)構(gòu)層面對澆筑式瀝青混凝土心墻壩進(jìn)行了靜動(dòng)力計(jì)算分析和抗震安全評價(jià)

2、，探討了不同厚度的覆蓋層對心墻壩動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律;最后，在此基礎(chǔ)上，對澆筑式瀝青混凝土的靜動(dòng)力本構(gòu)模型參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)澆筑式瀝青混凝土的動(dòng)本構(gòu)特性試驗(yàn)研究。選用新疆某澆筑式瀝青混凝土材料，進(jìn)行動(dòng)本構(gòu)特性試驗(yàn)。研究澆筑式瀝青混凝土材料的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變、動(dòng)彈性模量和阻尼比的變化規(guī)律;在瀝青用量為9.0％和11.0％的條件下，分別探討不同圍壓、主應(yīng)力比和頻率對澆筑式瀝青混凝土材料的動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變、動(dòng)彈性

3、模量和阻尼比的影響。研究結(jié)果表明:澆筑式瀝青混凝土材料動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變骨干曲線變化基本符合雙曲線規(guī)律;圍壓和主應(yīng)力比對材料的動(dòng)強(qiáng)度、動(dòng)模量和阻尼比的影響較大，而頻率影響較小;瀝青用量由9.0％增加到11.0％時(shí)，動(dòng)彈性模量降低幅度達(dá)到20％左右。
　　(2) Hardin-Drnevich模型的改進(jìn)及動(dòng)力計(jì)算程序的編制。根據(jù)試驗(yàn)成果，對最大動(dòng)模量計(jì)算公式用于瀝青混凝土?xí)r進(jìn)行了改進(jìn)，運(yùn)用改進(jìn)的公式計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行了對比驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上

4、，對Hardin-Drnevich模型進(jìn)行了改進(jìn)。以有限元軟件ADINA為基礎(chǔ)，基于改進(jìn)的Hardin-Drnevich模型，編制了土石壩地震動(dòng)力計(jì)算程序。在此程序的基礎(chǔ)上，采用沈珠江殘余變形增量模型，編制了土石壩永久變形計(jì)算程序，并用算例驗(yàn)證程序計(jì)算結(jié)果的正確性和適用性。
　　(3)澆筑式瀝青混凝土心墻壩動(dòng)力計(jì)算及抗震安全評價(jià)。利用ADINA軟件和編寫的動(dòng)力計(jì)算程序，針對壩高66m的新疆某澆筑式瀝青混凝土心墻壩分別進(jìn)行靜動(dòng)力有限

5、元計(jì)算分析;研究了澆筑式瀝青混凝土心墻壩的靜動(dòng)力工作性狀及變化規(guī)律，并對該心墻壩進(jìn)行抗震安全評價(jià);在此基礎(chǔ)上，探討不同厚度的覆蓋層對心墻的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:1）壩體和心墻絕對加速度及位移的最大值分布規(guī)律均表現(xiàn)為從壩基到壩頂逐步增大，在壩項(xiàng)的附近達(dá)到極大值;當(dāng)心墻瀝青用量由9％增大到11％時(shí)，心墻的絕對加速度有明顯減小。2）澆筑式瀝青混凝土心墻壩頂中部及附近永久變形最為明顯;心墻豎向永久變形發(fā)生在心墻頂?shù)闹胁扛浇?，最大變形?6.8

6、cm，約占壩高的0.25％;當(dāng)瀝青用量增大到11％時(shí)，心墻最大豎向永久變形增大到18.7cm;瀝青心墻在地震中的豎向沉陷大于順河向和橫河向的變形，地震變形主要表現(xiàn)為震陷。心墻在兩岸壩肩項(xiàng)部存在低壓應(yīng)力區(qū)，該部位是地震災(zāi)害工程中容易發(fā)生開裂的部位;過渡料層有潛在發(fā)生液化的可能性，但主要區(qū)域集中在上游過渡料層的頂部，因此基本不會(huì)對心墻壩帶來危害。3）覆蓋層厚度對心墻的絕對加速度和動(dòng)位移影響較大，對心墻的動(dòng)應(yīng)力影響較小。
　　(4)澆筑

7、式瀝青混凝土本構(gòu)模型參數(shù)敏感性分析。以新疆某澆筑式瀝青混凝土心墻壩為研究對象，分別采用單因素和多因素分析方法，對澆筑式瀝青混凝土靜動(dòng)力本構(gòu)模型參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。在多因素分析方法中，分別采用了極差和方差分析方法對考察指標(biāo)進(jìn)行了分析，詳細(xì)探討澆筑式瀝青混凝土本構(gòu)模型參數(shù)對心墻靜動(dòng)力仿真計(jì)算結(jié)果的敏感性。根據(jù)靜動(dòng)力本構(gòu)模型參數(shù)的敏感性分析可知，針對不同的試驗(yàn)指標(biāo)，參數(shù)對試驗(yàn)指標(biāo)的敏感性會(huì)有一定的差異。因此，要根據(jù)具體要求選擇重要的試驗(yàn)指標(biāo)，