混凝土面板坝面板动力损伤有限元分析

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1、第36卷第9期岩土工程学报Vol.36No.92014年.9月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringSep.2014DOI：10.11779/CJGE201409004混凝土面板坝面板动力损伤有限元分析1，21，2*1，221，2孔宪京，徐斌，邹德高，单其宽，胡志强(1.大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024；2.大连理工大学水利工程学院，辽宁大连116024)摘要：联合采用混凝土塑性损伤模型和堆石料弹塑性本构模型，建立了面板堆石坝弹塑性动力分析方法，研究了地震荷载作

2、用下混凝土面板的损伤发生和发展过程。计算结果表明：地震时，在0.65H（H为坝高）附近顺坡向拉应力最大，面板首先在该部位出现损伤，同时由于鞭稍效应，0.85H面板附近也出现损伤；采用损伤模型，损伤部位的面板出现软化，应力得到释放，计算结果比线弹性模型更加合理；采用塑性损伤模型可以反映混凝土面板渐进破坏过程，通过损伤变量可以清晰地了解面板的损伤分布和薄弱环节。此研究成果可以为进一步开展混凝土面板堆石坝极限抗震能力及抗震措施分析提供有效手段。关键词：混凝土面板堆石坝；塑性损伤；弹塑性分析；本构模型中图分类号：TU435；TV641.4

3、3文献标识码：A文章编号：1000–4548(2014)09–1594–07作者简介：孔宪京（1952–），男，江苏南京人，博士，教授，博士生导师，主要从事高土石坝抗震和岩土地震工程研究。E-mail:kongxj@dlut.edu.cn。Finiteelementdynamicanalysisforseismicdamageofslabsofconcretefacedrockfilldams1,21,21,221,2KONGXian-jing,XUBin,ZOUDe-gao,SHANQi-kuan,HUZhi-qiang(1.S

4、tateKeyLaboratoryofCoastal&OffshoreEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China;2.SchoolofHydraulicEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:A3Delastic-plasticdynamicanalysisprocedureplatformforconcretefacedrockfilldams(CFRD)i

5、sdevelopedbycombiningtheelastic-plasticmodelforrock-fillmaterialswiththeplasticdamagemodelforconcrete.Thedamageoccurrenceanddevelopmentprocessofconcreteslabsunderearthquakeloadareinvestigatedusingtheprocedure.Theresultsshowthatthemaximumslope-directiontensilestressoft

6、heslabsoccursattheheightof0.65ofthedamandresultsinthetensiledamageoftheslabsatthispositionduringearthquakes.Also,thetensiledamageoftheslabsoccursattheheightof0.85ofthedambecauseofthe“whiplasheffect”.Theplasticdamagemodelforconcretecanreflectthedamageprocessoftheslabpr

7、ecisely.Thedamagevariablecanbeusedtoanalyzeofthedamagedistributionandweaknesspositionoftheslabs.TheresearchresultsmayprovideaneffectivemethodforthestudiesonthelimitaseismiccapacityandtheaseismicdesignofCFRDs.Keywords:CFRD;plasticdamage;elastic-plasticanalysis;constitu

8、tivemodel0引言除了坝体震陷、坝顶结构与下游坝坡等局部破坏以外，混凝土面板堆石坝由于具有安全、经济、适应环以面板挤压破坏、错台和脱空等防渗体震损最为严重，境和气候条件等优点，深受坝工界的青睐，成为一种对大坝的安全构成了严重威胁。紫坪铺大坝面