考慮混凝土不均勻性的面板堆石壩面板動力損傷分析.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力需求的持續(xù)增長，水電能源作為一種清潔可持續(xù)能源得到了快速的發(fā)展。越來越多的水電站建設(shè)在水能資源豐富的西南地區(qū)，然而西南地區(qū)的“三高”（高地震烈度、高地應(yīng)力、高滲透壓）復(fù)雜地質(zhì)條件對水利工程的修建提出了更高的要求?；炷撩姘宥咽瘔我?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在工程設(shè)計(jì)中被廣泛使用。
　　作為影響大壩安全運(yùn)營的重要防滲結(jié)構(gòu)面板，其構(gòu)成是一種典型的多相非均勻復(fù)合材料。而且，面板制作過程中由于混凝土

2、的攪拌、運(yùn)輸和施工等因素，使其總不可避免的出現(xiàn)一些薄弱環(huán)節(jié)。工程上對混凝土面板堆石壩進(jìn)行有限元數(shù)值模擬時(shí)，一般都將面板視為均勻材料并采用線彈性模型，這必然與面板的真實(shí)受力情況存在一定的偏差。面板作為大壩最主要的防滲結(jié)構(gòu)，其安全可靠的運(yùn)行是大壩正常工作的重要保證。因此，利用細(xì)觀力學(xué)理論研究在地震條件下面板的動力損傷特性具有重要的意義。
　　本文采用細(xì)觀力學(xué)并結(jié)合混凝土不均勻性研究混凝土面板堆石壩在地震荷載條件下的動力響應(yīng)，模擬了地震

3、條件下，面板的損傷發(fā)展機(jī)理及破壞模式。具體工作如下:
　　(1)建立混凝土面板的細(xì)觀力學(xué)模型，通過引入Weibull分布將混凝土細(xì)觀單元力學(xué)參數(shù)進(jìn)行隨機(jī)分布。利用Fortran自編程序?qū)﹄x散后的面板單元力學(xué)屬性隨機(jī)賦值，分析均質(zhì)度對單元彈性模量以及抗拉強(qiáng)度的隨機(jī)分布影響。
　　(2)本文基于細(xì)觀力學(xué)理論考慮面板混凝土的彈性模量和抗拉強(qiáng)度等材料力學(xué)參數(shù)存在隨機(jī)性時(shí)，對二維混凝土面板堆石壩進(jìn)行有限元分析，研究地震作用下，面板的動

4、力損傷分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果顯示混凝土的不均勻性對面板損傷影響較大，當(dāng)均質(zhì)度相同時(shí)，面板的損傷分布范圍及損傷程度基本相同;當(dāng)均質(zhì)度不同時(shí)，均質(zhì)度越小，損傷范圍較越離散，反之，均質(zhì)度越大，出現(xiàn)損傷的范圍越小。
　　(3)分析地震作用時(shí)，鋼筋的布置形式以及配筋率對面板動力損傷的影響。計(jì)算結(jié)果表明，在相同的配筋率條件下，布置雙層鋼筋比單層鋼筋時(shí)面板損傷范圍小;隨著配筋率的增加，鋼筋混凝土面板出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷的范圍減小，當(dāng)配筋率達(dá)到一定值時(shí)，面板