《含初始缺陷混凝土壩地震災變行為與破壞過程研究》是依託河海大學，由章青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含初始缺陷混凝土壩地震災變行為與破壞過程研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：章青
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
混凝土壩的地震安全是學術界和工程界極為關注的重大課題之一。在實際大壩工程中，壩體混凝土或壩體局部不可避免含有初始缺陷或損傷，這必然會影響混凝土的靜、動力學性能，進而對大壩的災變破壞過程和安全評估產生很大影響。但目前混凝土壩的動力設計和研究多是針對成型無損壩體進行的，很少考慮壩體混凝土初始缺陷的影響。本項目擬結合理論、試驗和數值方法，系統深入地開展缺陷對大壩混凝土靜動力學性能以及大壩災變行為和破壞過程的研究，具體包括：進行含初始缺陷的混凝土材料力學性能試驗研究，建立含缺陷影響的混凝土靜、動態損傷本構模型和破壞準則；建立反映微結構特徵的混凝土漸進破壞和損傷累積的PD模型，研究缺陷的萌生、發展和集結過程；進行含缺陷混凝土壩在動力環境下的災變行為和破壞過程研究。為具有初始缺陷的混凝土大壩動力災變破壞模擬和安全評價提供從材料到結構層次的理論依據和分析手段。
結題摘要
在實際大壩工程中，壩體混凝土或壩體局部不可避免含有初始缺陷或損傷，這必然會影響混凝土的靜、動力學性能，進而對大壩的災變破壞過程和安全評估產生很大影響。本項目結合理論、試驗和數值方法，系統深入地開展缺陷對大壩混凝土靜動力學性能以及大壩災變行為和破壞過程的研究，具體包括：進行含初始缺陷的混凝土材料力學性能試驗研究，建立含缺陷影響的混凝土靜、動態損傷本構模型和破壞準則。建立反映微結構特徵的混凝土漸進破壞和損傷累積的近場動力學模型，研究缺陷的萌生、發展和集結過程。進行含缺陷混凝土壩在動力環境下的災變行為和破壞過程研究。 圍繞本項目的研究目標和研究內容，課題組四年來潛心研究，取得了以下成果： （1）進行了含初始缺陷混凝土的靜動態試驗研究，在混凝土試件澆築過程中摻入一定量的引氣劑，以此表征微孔隙、微裂紋，得到了不同引氣劑含量下混凝土強度、有效模量、峰值應變、損傷的變化規律以及率效應的影響特徵。 （2）將初始缺陷視為微孔洞，假設混凝土是由骨料、砂漿、界面和微孔洞組成的複合材料，建立了混凝土細觀層面的有限元計算模型。進行了試樣的單軸拉伸和壓縮數值試驗，獲得了不同孔洞含量的混凝土破壞形態和全應力-應變曲線，與試驗結果具有較好的一致性，得到多邊形骨料混凝土的彈性模量及抗拉強度小於圓形骨料的結論。 （3）假設孔洞形狀為球狀，引入能量密度支函式，採用細觀夾雜理論和變分結構方法，建立了含初始缺陷混凝土的宏-細觀屈服模型，得到了混凝土有效摩擦係數與隨孔洞含量的變化關係。 （4）構建了適用於混凝土材料和結構破壞分析的近場動力學模型與分析方法，並成功套用到混凝土重力壩全過程破壞模擬。 （5）發展和完善了可用於混凝土壩安全分析的不連續介質力學的界面元法、擴展有限元法和自然單元法。 （6）進行了含初始缺陷的混凝土重力壩模型的動力回響試驗，建立了考慮應變率效應的混凝土本構關係和各向異性損傷破壞準則，進行了強震作用下柯依那重力壩和大崗山高拱壩的漸進破損分析，得到了大壩潛在的破壞模式。研究成果為具有初始缺陷的混凝土大壩動力災變破壞模擬和安全評價提供了從材料到結構層次的理論依據和分析手段，具有重要的科學意義和套用前景。
