高碾压混凝土重力坝分区材料-结构界面特性与变形协调仿真分析

作者：李明超; 张梦溪; 沈扬; 冯达; 闵巧玲

来源：水利学报, 2020, 51(01): 3-13.

DOI：10.13243/j.cnki.slxb.20190737

• 高碾压混凝土重力坝
• 界面力学
• 变形协调
• 应力奇异性特征值
• 数值仿真

高碾压混凝土重力坝不同功能部位"结构特性"与"材料性能"的差异产生的变形协调问题直接关系到工程结构的安全运行,现阶段变形协调分析多是对结构变形和受力进行分析,对异种材料变形协调机理认识不足,缺乏理论基础研究。本文基于界面力学理论,考虑混凝土坝分区中常见的两种双材料界面形式与理想界面的连续边界条件,基于奇异性特征值的特征方程,提出了以应力奇异性特征值作为异种材料变形协调的评价指标,并通过有限元分析验证了理论计算的正确性与有效性;进而分析了界面结合角度和异种材料组合对单侧自由界面端与埋入界面折点处应力奇异性的影响,通过非均质有限元数值仿真分析了复合试件破坏模式,研究了抗压强度与应力奇异性特征值的关系;最后通过统计实际混凝土坝工程中不同坝段内的双材料界面的材料参数(弹性模量)与结构参数(界面形式与结合角度),计算奇异性特征值,评价了该工程中界面的变形协调特性,为高混凝土坝分区材料-结构设计与材料选取提供新的思路。

• 单位
  水利工程仿真与安全国家重点实验室; 华电重工股份有限公司; 天津大学