混凝土靜動力損傷模型及在拱壩安全評價中的應(yīng)用.pdf

1、對混凝土拱壩安全性能進(jìn)行合理評價必須以準(zhǔn)確的材料性能、簡便、合理、有效的理論模型以及合適的結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，其中壩體材料力學(xué)性能的清楚認(rèn)識和正確模擬必須依靠大量真實(shí)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)成果，而合適的結(jié)構(gòu)模型必須考慮結(jié)構(gòu)完整性程度以及結(jié)構(gòu)缺陷可能產(chǎn)生的影響。因此，本文針對拱壩安全評價研究中的存在的一些問題，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論分析兩個方面的努力，系統(tǒng)總結(jié)了混凝土力學(xué)性能方面的研究成果，并努力轉(zhuǎn)化為理論模型，以應(yīng)用于工程分析中，主要研究內(nèi)容包括：

2、1、以MTS伺服實(shí)驗(yàn)機(jī)為基礎(chǔ)，自制夾具，進(jìn)行了混凝土類脆性材料(砂漿材料)靜力和動力剪切性能實(shí)驗(yàn)，得到了峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、破壞位移以及位移推力全曲線等試驗(yàn)成果。根據(jù)以上試驗(yàn)成果可得到一些有益結(jié)論，如混凝土類脆性材料剪切性能同拉、壓性能類似，動力情況下強(qiáng)度有一定程度的增大；強(qiáng)度增加幅度同標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度和頻率大小有關(guān)；動力滯回曲線的包絡(luò)線形狀同靜力剪切曲線形狀相似等，加深了對混凝土類脆性材料剪切性能的認(rèn)識并用于檢驗(yàn)本文損傷模型的有效性。

3、 2、根據(jù)混凝土靜、動力實(shí)驗(yàn)成果，以通用型的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)€為基礎(chǔ)，結(jié)合等效應(yīng)力、等效應(yīng)變和等效應(yīng)變率的概念，得到了簡潔、有效的靜、動力損傷本構(gòu)模型。此模型可以用于分析結(jié)構(gòu)受到單獨(dú)靜力荷載作用、單獨(dú)動力荷載作用和靜、動力組合荷載作用時的響應(yīng)情況。以FORTRAN語言為工具，編制了有限元程序，通過對剪切實(shí)驗(yàn)?zāi)M分析、混凝土重力壩和拱壩的受載性能分析，驗(yàn)證了程序的工程可用性，為拱壩安全評價提供了科學(xué)有效的工具。 3、為保證數(shù)值分析

4、結(jié)果的正確合理性，必須要求結(jié)構(gòu)簡化模型是正確合理的。目前拱壩安全性能分析中往往認(rèn)為壩體結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)是完整的，而事實(shí)上拱壩壩體都存在或大或小的裂縫。針對這種情況，本文根據(jù)拱壩開裂實(shí)例總結(jié)歸納了裂縫的主要影響因素，以溪洛渡拱壩為例，結(jié)合損傷力學(xué)分析方法確定了拱壩壩體可能開裂位置及大小，得到了壩體不同部位裂縫和不同開裂程度等對壩體安全情況的影響。 4、壩體結(jié)構(gòu)材料性能會隨時間發(fā)生變化，進(jìn)而影響壩體結(jié)構(gòu)的安全性能，因此只研究某一時間點(diǎn)的

5、壩體結(jié)構(gòu)安全程度是不全面的。為全面了解拱壩安全情況，本文在總結(jié)各種因素如凍融、碳化、水的侵蝕、長期持續(xù)荷載作用等對混凝土和基巖材料強(qiáng)度、彈性模量和泊松比影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人研究成果給出了長期性能估算方式，并應(yīng)用于溪洛渡拱壩長期安全性能分析中。 5、采用以上研究結(jié)論和計算程序，對溪洛渡拱壩靜力和動力安全性能進(jìn)行了計算分析，包括完整壩體、帶裂縫壩體和長期運(yùn)行后壩體，分析結(jié)果顯示：在所采用的計算條件下，完整壩體在靜力和動力荷載作用下