基于損傷力學(xué)的混凝土重力壩非線性地震響應(yīng)分析.pdf

1、為了能夠準(zhǔn)確評估混凝土大壩抗震承載力，了解大壩破壞機(jī)理和破壞形式，需采用能夠合理反映混凝土非線性強(qiáng)度和變形特性的本構(gòu)模型。塑性損傷本構(gòu)模型能夠較好地模擬混凝土結(jié)構(gòu)中彌散微裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展和貫通以及最后結(jié)構(gòu)破壞的整個過程。本文采用Lee和Fenves提出的塑性損傷模型及相關(guān)算法，針對大型混凝土重力壩，綜合已有研究成果，自行開發(fā)靜、動力計(jì)算分析程序，嘗試解決數(shù)值求解損傷發(fā)展過程中常出現(xiàn)的收斂性差、拉塑性應(yīng)變過大、應(yīng)變軟化導(dǎo)致的數(shù)值解對網(wǎng)格依

2、賴性等問題。主要內(nèi)容包括:
　　(1)針對拉損傷程度較大時拉伸塑性變形過度增加，無法合理反映裂紋張開、閉合所引起的剛度退化和恢復(fù)現(xiàn)象，根據(jù)已有研究成果，引入臨界受拉損傷變量作為判斷依據(jù)修正剛度退化變量和塑性應(yīng)變，合理地模擬損傷區(qū)域漸進(jìn)發(fā)展過程。
　　(2)針對本構(gòu)模型中的應(yīng)變軟化現(xiàn)象，采用粘塑性正則化方法，使之成為率相關(guān)模型，以減小計(jì)算結(jié)果對網(wǎng)格尺寸的依賴性。
　　(3)開展模型和程序驗(yàn)證工作。對混凝土試件，分別模擬了

3、單軸拉伸和壓縮、雙軸拉伸和壓縮、循環(huán)拉伸和壓縮等荷載作用下的損傷演化過程。采用考慮損傷影響的阻尼矩陣，并運(yùn)用HHT-α積分方法對動力平衡方程進(jìn)行時間離散，結(jié)合率相關(guān)本構(gòu)模型，分析Koyna重力壩在地震荷載作用下的非線性響應(yīng)和損傷破壞過程。
　　數(shù)值算例表明:與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，塑性損傷模型能夠很好地模擬混凝土材料在單軸荷載作用下的拉壓不等性、損傷對材料剛度和強(qiáng)度的退化影響、拉壓反復(fù)之后的剛度恢復(fù)等力學(xué)特性以及在雙軸受壓荷載作用下的抗