基于斷裂能對壩體裂縫擴展的研究

齊西力 徐懿 李汝佳 錢由勝

摘要：采用徐世烺的改進的雙線性軟化曲線模擬研究壩體不同初始裂縫在不同工況下的裂縫軌跡。由于所研究的對象具有材料的不均勻性，但為了研究的簡便性，僅將研究的壩體簡化為兩種不同強度等級的混凝土。為了數(shù)值分析能夠收斂，對于不規(guī)則的壩體了進行了分區(qū)劃分單元格，數(shù)值分析的高度收斂驗證了該方法的正確性。增量步與裂縫開口的正相關(guān)與實際情況較為吻合。

關(guān)鍵詞：軟化曲線；收斂；數(shù)值分析

一、引言

隨著我國水力發(fā)電站不斷發(fā)展，一座座的大體積混凝土大壩在全國各地的河流上不斷崛起，由于混凝土是一種非均勻的材料，在建筑成型過程中由于各種原因都會在存在各種各樣的初始缺陷。長期以來，對于混凝土大壩實體實驗研究非常少，主要是因為為制作模型的成本非常大，而且由于縮小模型并不能完全真正的反應(yīng)實體的真實工況，同時由于技術(shù)的限制，對于壩體的初始缺陷下裂紋擴展研究也較少，目前大多數(shù)采用的損傷模型模擬裂縫的擴展，通過損傷區(qū)域來初步判斷裂縫的擴展情況。

二、軟化關(guān)系

圖4.13中位移-時間曲線圖中的開始的張開位移都有為負數(shù)，原因是施加荷載時使用的是瞬時加載（1e-15s）。a、b圖的裂縫張開口均不大于1mm，而c、d的張開卻相對很大，主要是因為高程1243m位置重力荷載較大，抑制了裂縫的張開。在同高程位置與初始裂縫長度正相關(guān)，即初始裂縫長度越長，裂縫口張開的位移就越大。

5.結(jié)論

本文采用了徐世烺的建議雙線性軟化關(guān)系來數(shù)值分析帶有初始裂縫壩體在不同工況先的裂縫擴展情況，研究表明在裂縫擴張過程中材料本身的屬性對于裂縫的擴展沒喲影響，裂縫的擴展軌跡主要取決于初始裂縫的位置與初始裂縫的長度。研究表明裂縫的張開位移與裂縫的長度是正相關(guān)的，這與實際情況也是吻合的。因為本文完全采用的是假設(shè)與數(shù)值分析，缺乏實驗數(shù)據(jù)對比，因此在以后的研究中應(yīng)更多的以實驗數(shù)據(jù)做支撐。

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【作者簡介：齊西力（1987.01-）男，漢族，湖南道縣，碩士研究生，工程師，單位：貴州建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，研究方向：土木工程?！?/p>