混凝土重力壩的動力模型破壞試驗及可靠性研究.pdf

1、隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，一批高壩在我國西南部正要或?qū)⒁_工建設(shè)，這些工程庫容達數(shù)十億到數(shù)百億立方米，并且大部分處于強烈地震活動區(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)、破壞機理為目的，從混凝土重力壩的振動臺動力模型破壞試驗入手，結(jié)合數(shù)值計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)計人員有針對性地采取工程措施進行重力壩抗震設(shè)計提供參考。主要內(nèi)容

2、如下: 進行混凝土壩大縮尺動力模型試驗時，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。為了得到模型試驗所需要的理想仿真混凝土材料，在電子材料試驗機上對大連理工大學(xué)研制出的仿真混凝土材料的力學(xué)性能和各種參數(shù)進行了較詳細的研究。對仿真混凝土進行了單向應(yīng)力狀態(tài)下的拉、壓試驗，系統(tǒng)地研究了齡期、配比、養(yǎng)護溫度等對仿真混凝土強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.進行了仿真混凝土的抗剪試驗、

3、斷裂破壞試驗，測試了仿真混凝土材料的抗剪強度及斷裂韌度。并研究了應(yīng)變速率對仿真混凝土抗拉、抗壓性能的影響，探討了動荷載下仿真混凝土的破壞機理。采用方程分析法，詳細推導(dǎo)了彈性動力模型試驗的常用的相似準(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，探討了非線性動力模型破壞試驗相似條件，并在放寬應(yīng)變比尺要求的前提下，推導(dǎo)了非線性動力模型試驗的相似律，認為對于仿真混凝土

4、模型試驗材料，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，動力模型破壞試驗可以在一定程度上反映原型混凝土壩在強震下的非線性反映、極限承載力以及最終的破壞形態(tài)。 通過振動臺動力模型破壞試驗和數(shù)值計算兩種途徑，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力破壞機制。采用仿真混凝土材料，在大型水下振動臺上進行動力模型破壞試驗，研究混凝土重力壩在地震過程中的非線性動力特性，以及不同壩段的地震破壞形態(tài)，并

5、對不同地震動峰值下大壩整體的損傷進行了探討。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。并通過對有限元法中不同水荷載施加方式對計算結(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)一地基的動力相互作用分析公式的推導(dǎo)，詳細闡明了考慮無限地基影響的動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)方程的二次多項式，利用可靠度的有限步長法計算體系的可靠度。結(jié)合適應(yīng)譜Push-over方法，改進了擬靜力法中重力壩地震慣性力動態(tài)分布系數(shù)，將其用于重力壩動力可靠度計算。通過對強震區(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，分析了對應(yīng)于壩體失效、地基失效、層面穩(wěn)定以