混凝土重力壩的動(dòng)力模型破壞試驗(yàn)及可靠性研究.pdf

1、隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，一批高壩在我國西南部正要或?qū)⒁_工建設(shè)，這些工程庫容達(dá)數(shù)十億到數(shù)百億立方米，并且大部分處于強(qiáng)烈地震活動(dòng)區(qū)，若發(fā)生破壞將帶來嚴(yán)重的后果。本文以研究混凝土重力壩的地震破壞形態(tài)、破壞機(jī)理為目的，從混凝土重力壩的振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力模型破壞試驗(yàn)入手，結(jié)合數(shù)值計(jì)算研究了混凝土重力壩的地震作用下，從損傷到破壞的全過程，并探討了混凝土重力壩的可能破壞模式及可靠性，為工程設(shè)計(jì)人員有針對(duì)性地采取工程措施進(jìn)行重力壩抗震設(shè)計(jì)提供參考。主要內(nèi)容

2、如下: 進(jìn)行混凝土壩大縮尺動(dòng)力模型試驗(yàn)時(shí)，研制出滿足相似要求的模型混凝土材料成為問題的關(guān)鍵。為了得到模型試驗(yàn)所需要的理想仿真混凝土材料，在電子材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)大連理工大學(xué)研制出的仿真混凝土材料的力學(xué)性能和各種參數(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。對(duì)仿真混凝土進(jìn)行了單向應(yīng)力狀態(tài)下的拉、壓試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了齡期、配比、養(yǎng)護(hù)溫度等對(duì)仿真混凝土強(qiáng)度及變形特性的影響。結(jié)合原型混凝土的力學(xué)特性，研究了仿真混凝土的拉、壓本構(gòu)關(guān)系.進(jìn)行了仿真混凝土的抗剪試驗(yàn)、

3、斷裂破壞試驗(yàn)，測試了仿真混凝土材料的抗剪強(qiáng)度及斷裂韌度。并研究了應(yīng)變速率對(duì)仿真混凝土抗拉、抗壓性能的影響，探討了動(dòng)荷載下仿真混凝土的破壞機(jī)理。采用方程分析法，詳細(xì)推導(dǎo)了彈性動(dòng)力模型試驗(yàn)的常用的相似準(zhǔn)則，研究各自的前提條件以及各相似律之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在此基礎(chǔ)上針對(duì)仿真混凝土材料與普通混凝土歸一化后應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的一致性，探討了非線性動(dòng)力模型破壞試驗(yàn)相似條件，并在放寬應(yīng)變比尺要求的前提下，推導(dǎo)了非線性動(dòng)力模型試驗(yàn)的相似律，認(rèn)為對(duì)于仿真混凝土

4、模型試驗(yàn)材料，只要保證仿真混凝土與普通混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系的一致性，動(dòng)力模型破壞試驗(yàn)可以在一定程度上反映原型混凝土壩在強(qiáng)震下的非線性反映、極限承載力以及最終的破壞形態(tài)。 通過振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力模型破壞試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算兩種途徑，研究了混凝土重力壩的破壞過程及可能破壞模式，分析了混凝土重力壩的動(dòng)力破壞機(jī)制。采用仿真混凝土材料，在大型水下振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行動(dòng)力模型破壞試驗(yàn)，研究混凝土重力壩在地震過程中的非線性動(dòng)力特性，以及不同壩段的地震破壞形態(tài)，并

5、對(duì)不同地震動(dòng)峰值下大壩整體的損傷進(jìn)行了探討。采用彈塑性損傷模型模擬了混凝土重力壩的損傷破壞過程，分析了重力壩的損傷破壞影響因素。并通過對(duì)有限元法中不同水荷載施加方式對(duì)計(jì)算結(jié)果影響的分析比較，探討了各自的適用性。采用平面滲流理論，分析了滲透壓力對(duì)壩體變形、應(yīng)力分布及抗滑穩(wěn)定的影響。通過結(jié)構(gòu)一地基的動(dòng)力相互作用分析公式的推導(dǎo)，詳細(xì)闡明了考慮無限地基影響的動(dòng)力相互作用分析中無質(zhì)量地基的概念和應(yīng)用范圍，提出了一種考慮結(jié)構(gòu)-地基動(dòng)力相互作用的簡化

6、分析方法。 考慮混凝土材料、巖體材料和地震動(dòng)的變異性，采用響應(yīng)面法得到模擬重力壩極限狀態(tài)方程的二次多項(xiàng)式，利用可靠度的有限步長法計(jì)算體系的可靠度。結(jié)合適應(yīng)譜Push-over方法，改進(jìn)了擬靜力法中重力壩地震慣性力動(dòng)態(tài)分布系數(shù)，將其用于重力壩動(dòng)力可靠度計(jì)算。通過對(duì)強(qiáng)震區(qū)混凝土重力壩的極限承載能力以及地震作用下可能失效路徑對(duì)基本功能目標(biāo)影響分析，研究不同失效路徑下重力壩體系的可靠度影響因素，分析了對(duì)應(yīng)于壩體失效、地基失效、層面穩(wěn)定以