混凝土靜動力損傷模型及在拱壩安全評價中的應用.pdf

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

2、1、以MTS伺服實驗機為基礎，自制夾具，進行了混凝土類脆性材料(砂漿材料)靜力和動力剪切性能實驗，得到了峰值強度、殘余強度、破壞位移以及位移推力全曲線等試驗成果。根據以上試驗成果可得到一些有益結論，如混凝土類脆性材料剪切性能同拉、壓性能類似，動力情況下強度有一定程度的增大；強度增加幅度同標準抗壓強度和頻率大小有關；動力滯回曲線的包絡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識并用于檢驗本文損傷模型的有效性。

3、 2、根據混凝土靜、動力實驗成果，以通用型的應力應變全曲線為基礎，結合等效應力、等效應變和等效應變率的概念，得到了簡潔、有效的靜、動力損傷本構模型。此模型可以用于分析結構受到單獨靜力荷載作用、單獨動力荷載作用和靜、動力組合荷載作用時的響應情況。以FORTRAN語言為工具，編制了有限元程序，通過對剪切實驗模擬分析、混凝土重力壩和拱壩的受載性能分析，驗證了程序的工程可用性，為拱壩安全評價提供了科學有效的工具。 3、為保證數值分析

4、結果的正確合理性，必須要求結構簡化模型是正確合理的。目前拱壩安全性能分析中往往認為壩體結構初始狀態(tài)是完整的，而事實上拱壩壩體都存在或大或小的裂縫。針對這種情況，本文根據拱壩開裂實例總結歸納了裂縫的主要影響因素，以溪洛渡拱壩為例，結合損傷力學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、壩體結構材料性能會隨時間發(fā)生變化，進而影響壩體結構的安全性能，因此只研究某一時間點的

5、壩體結構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度、彈性模量和泊松比影響的基礎上，結合前人研究成果給出了長期性能估算方式，并應用于溪洛渡拱壩長期安全性能分析中。 5、采用以上研究結論和計算程序，對溪洛渡拱壩靜力和動力安全性能進行了計算分析，包括完整壩體、帶裂縫壩體和長期運行后壩體，分析結果顯示：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