基于全壩段非線性有限元模型的碾壓混凝土重力壩工作性態(tài)研究

李偉康，廖文來，杜承霖，蔡杰龍，蔡燦旭

(1.廣東水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省水利新材料與結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心，廣州 510635；3.廣東省水利重點(diǎn)科研基地，廣州 510635)

1 概述

重力壩是一種古老且迄今運(yùn)用廣泛的壩型，其主要依靠自重維持穩(wěn)定，其主要材料為混凝土，今年來，碾壓混凝土壩在我國發(fā)展很快，已建成和在建的碾壓混凝土壩數(shù)量居世界首位[1-4]。自20世紀(jì)初以來，隨著試驗(yàn)手段的更新及理論研究的發(fā)展，針對混凝土本構(gòu)的問題，學(xué)者們不斷探求其答案，并一步步完善現(xiàn)代混凝土本構(gòu)模型[5-7]。目前，以理論推導(dǎo)及試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)回歸是得到混凝土計(jì)算模型的常用方法，同時(shí)該方法在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，給予的現(xiàn)代設(shè)計(jì)及科研新的思路，具有積極的指導(dǎo)作用[8]。在水利工程中，混凝土作為最常用的一種復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用，其由膠凝材料將集料膠結(jié)而成，同時(shí)摻和一部分外加劑和摻和料。混凝土材料具有明顯的非線性特征，因此水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力超過其強(qiáng)度后就會發(fā)生損傷開裂或者壓潰，從而引起應(yīng)力重分布，這時(shí)材料的線彈性假設(shè)已經(jīng)不符合實(shí)際情況，需考慮材料的非線性。

目前，Drucker-Prager(D-P)模型是模擬材料非線性的一種常用的理想彈塑性模型，被廣泛運(yùn)用于混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算模擬[9]。除此之外，重力壩存在滑動穩(wěn)定問題的薄弱面，比如建基面、碾壓混凝土碾壓層面及壩基的緩傾角裂隙等，可用在該處薄弱面接觸位置設(shè)置接觸面進(jìn)行計(jì)算。……