水電作為一項重要的清潔能源對發(fā)展節(jié)能環(huán)保型的綠色經(jīng)濟起著非常重要的作用。我國80%以上的水能資源都集中在西部高海拔的多地震區(qū)域,面臨著嚴重的反恐和抗震形勢,給水能資源的開發(fā)帶來了諸多困難�？植酪u擊或戰(zhàn)爭產(chǎn)生的爆炸和地震動等突發(fā)的荷載作用下,一旦發(fā)生嚴重破壞而導致潰壩,將對下游地區(qū)造成嚴重的次生災害,嚴重威脅下游人民的生命財產(chǎn)安全。對于混凝土壩體而言,引起壩體損傷的荷載主要包括爆炸荷載和地震動作用等。本文致力于研究爆炸荷載和地震作用下混凝土壩的動力響應和破壞模式,提出應對措施以增強壩體抵抗爆炸荷載和地震作用的能力,主要工作如下:(1)分析了水中爆炸和空氣中爆炸時爆炸沖擊波的沖壓傳導效應并指出在水中爆炸沖擊壓力對結構更具危害性的特點;對比了 KC模型、脆性斷裂模型、HJC模型和RHT模型這四種能夠模擬混凝土動力特性的本構模型;通過將數(shù)值模擬結果與鋼筋混凝土板抗爆試驗結果對比,驗證了 RHT本構模型對模擬混凝土抗爆性能的適用性;研究了不同炸藥當量、有無泄水孔、不同起爆位置、不同起爆深度、不同起爆距離和不同壩前水位對混凝土重力壩抗爆性能的影響;根據(jù)混凝土重力壩損傷等級,提出了爆炸荷載下綜合考慮起爆距離、起爆深度和壩前庫水位等影響因素的混凝土重力壩損傷預測曲線,研究了泡沫混凝土對高混凝土重力壩抗爆保護性能。(2)根據(jù)爆炸相似定律和ALE流固耦合算法,建立了混凝土高拱壩的壩體-地基-庫水-空氣-炸藥的全耦合模型;研究了不同炸藥當量、不同起爆介質、不同起爆深度、不同起爆距離、不同水平起爆位置和不同壩前水位影響的拱壩的動力響應和破壞情況;在研究泡沫鋁材料性能的基礎上,分析和計算了泡沫鋁對混凝土高拱壩抗爆性能的保護效果。(3)研究了粘彈性人工邊界波動輸入方法的實現(xiàn);建立了帶有橫縫的混凝土拱壩模型;基于混凝土塑性損傷模型并考慮壩體橫縫的影響,研究了高拱壩在地震作用下的破壞,計算了拱壩在設計地震動作用下的壩體響應,計算了考慮擴大基礎和墊座作為壩體抗震措施時,壩頂節(jié)點和拱冠梁節(jié)點的順河向位移、橫縫開度以及壩體損傷體積比,研究了 1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍以及2.0倍超載地震動情況下壩體的動力響應和損傷破壞情況,分析了不同超載倍數(shù)下壩體位移、橫縫開度以及分區(qū)后的壩體混凝土損傷體積比,根據(jù)位移曲線、橫縫開度曲線以及損傷體積比曲線判別不同設計方案對增強壩體抗震能力的保護效果。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TV642
【部分圖文】：

圖２．１立方體模擬無限空氣域和無限水域??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｎｆｉｎｉｔｅ?ａｉｒ?ａｎｄ?ｗａｔｅｒ?ｂｙ?ｃｕｂｅ??－１９－??

??圖２．２（ａ）和圖２．２（ｂ）分別是空氣中爆炸和水中爆炸同一時刻時的壓力傳播形態(tài)，圖??２．３（ａ）和圖２．３（ｂ）分別是同一位置測點兩種情況產(chǎn)生的爆炸沖擊壓力時程曲線。??■Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?（ＧＰａ）??１．８１４ｅ－０２??４－６２〇ｅ－〇４ｌ?ｉ－６３ｚｅ－〇２｜??一－——一－??１．０８８ｅ．０２＿??？４－?—－??＝：＝：??－：ｉ?ＨＨＨ?＝１??９．１７７ｅ－０７ｊ?Ｏ．ＯＯＯｅ＾Ｏｏｌ??（ａ）空氣中爆炸?（ｂ）水中爆炸??圖２．２同一時刻壓力傳播形態(tài)??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ｆｏｒｍ?ａｔ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｔｉｍｅ??０．０１８?：?：?：?：?：?：?：?１?；?：?０．４?：?：?：?：?；??：?：?：?：??０．０１６－?｜?ｊ?０．３５－?ｒ，?－ｊ??００１４－?－?〇．＞?�。�?－??？?０．０１２ｒ?－?＿?ｊ??ｇ．?ｇ．０－２３－??〇?０．０１Ｌ?－?〇?Ｉ??０．００８－?ｑ?〇－＾?ｌ??＾?０．００６－?Ｉ?－?Ｕ?＂??０．００４－?１?－?〇＿Ｔ?＇■??０．００２－?ｊ?＼?－?０．０５￣?｜?＼?－??，，?，＇ａ?，?４?，ｅ?，ａ?２?ＨＶｒ＾Ｔ＾ＴＴ￣ｍ：４?

??圖２．２（ａ）和圖２．２（ｂ）分別是空氣中爆炸和水中爆炸同一時刻時的壓力傳播形態(tài)，圖??２．３（ａ）和圖２．３（ｂ）分別是同一位置測點兩種情況產(chǎn)生的爆炸沖擊壓力時程曲線。??■Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?（ＧＰａ）??１．８１４ｅ－０２??４－６２〇ｅ－〇４ｌ?ｉ－６３ｚｅ－〇２｜??一－——一－??１．０８８ｅ．０２＿??？４－?—－??＝：＝：??－：ｉ?ＨＨＨ?＝１??９．１７７ｅ－０７ｊ?Ｏ．ＯＯＯｅ＾Ｏｏｌ??（ａ）空氣中爆炸?（ｂ）水中爆炸??圖２．２同一時刻壓力傳播形態(tài)??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ｆｏｒｍ?ａｔ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｔｉｍｅ??０．０１８?：?：?：?：?：?：?：?１?；?：?０．４?：?：?：?：?；??：?：?：?：??０．０１６－?｜?ｊ?０．３５－?ｒ，?－ｊ??００１４－?－?〇．＞?��！?－??？?０．０１２ｒ?－?＿?ｊ??ｇ．?ｇ．０－２３－??〇?０．０１Ｌ?－?〇?Ｉ??０．００８－?ｑ?〇－＾?ｌ??＾?０．００６－?Ｉ?－?Ｕ?＂??０．００４－?１?－?〇＿Ｔ?＇■??０．００２－?ｊ?＼?－?０．０５￣?｜?＼?－??，，?，＇ａ?，?４?，ｅ?，ａ?２?ＨＶｒ＾Ｔ＾ＴＴ￣ｍ：４?
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 杜修力;王福源;王進廷;趙密;金瀏;;地震動峰值位移對高拱壩地震反應的影響[J];水力發(fā)電學報;2015年11期

2 朱祖國;王高輝;許昌;蕭燕子;;水下爆炸沖擊作用下混凝土閘壩的失效模式分析[J];水利與建筑工程學報;2015年05期

3 顧培英;肖仕燕;鄧昌;喻江;王建;;均勻沖擊荷載作用下重力壩的損傷分析[J];華北水利水電大學學報(自然科學版);2015年05期

4 李忠獻;劉澤鋒;;混凝土動態(tài)本構模型綜述[J];天津大學學報(自然科學與工程技術版);2015年10期

5 陳江;熊峰;葛琪;;高拱壩強震開裂及氣幕隔震效果研究[J];防災減災工程學報;2015年04期

6 王高輝;張社榮;盧文波;周創(chuàng)兵;;水下爆炸沖擊荷載下混凝土重力壩的破壞效應[J];水利學報;2015年06期

7 薛新華;李鵬;;爆炸荷載作用下拱壩動力響應分析[J];水利學報;2015年S1期

8 陳江;熊峰;葛琪;劉浩吾;;高拱壩氣幕隔震的動力模型試驗[J];實驗力學;2015年03期

9 杜修力;徐海濱;趙密;;SV波斜入射下高拱壩地震反應分析[J];水力發(fā)電學報;2015年04期

10 李靜;陳健云;徐強;紀林強;;高拱壩抗震性能評價指標研究[J];水利學報;2015年01期

相關博士學位論文 前10條

1 張宇;高碾壓混凝土拱壩地震破壞機理模型試驗研究[D];大連理工大學;2016年

2 王高輝;極端荷載作用下混凝土重力壩的動態(tài)響應行為和損傷機理[D];天津大學;2014年

3 姚霄雯;基于性能的高拱壩地震易損性分析與抗震安全評估[D];浙江大學;2013年

4 郭勝山;基于并行計算的混凝土壩—地基體系地震損傷破壞過程機理和定量評價準則研究[D];中國水利水電科學研究院;2013年

5 宋貞霞;考慮河谷場地效應的拱壩—地基地震響應分析方法研究[D];中國地震局工程力學研究所;2013年

6 倪小軍;泡沫材料對水下爆炸能量吸收及其沖擊特性的研究[D];中國科學技術大學;2012年

7 陸路;混凝土重力壩在水下沖擊波作用下的損傷及防護決策研究[D];大連理工大學;2012年

8 胡衛(wèi);高拱壩破損潰決全過程模擬及安全評價方法研究[D];清華大學;2010年

9 潘堅文;高混凝土壩靜動力非線性斷裂與地基輻射阻尼模擬研究[D];清華大學;2010年

10 師燕超;爆炸荷載作用下鋼筋混凝土結構的動態(tài)響應行為與損傷破壞機理[D];天津大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 張坤;混凝土高壩抗震安全評價指標及方法研究[D];中國水利水電科學研究院;2017年

2 曹陽;混凝土重力壩水下接觸爆炸的毀傷特性及抗爆措施研究[D];大連理工大學;2017年

3 陳思文;地震作用下高薄拱壩動力響應分析[D];重慶交通大學;2016年

4 章明旭;高拱壩地震易損性及抗震安全風險評估研究[D];清華大學;2016年

5 楊明;水下爆炸沖擊下混凝土重力拱壩動態(tài)響應及抗爆措施研究[D];天津大學;2014年

6 帥曉蕾;沖擊荷載作用下混凝土動力性能試驗研究及有限元分析[D];湖南大學;2013年

7 紀林強;高拱壩承載能力與安全評價研究[D];大連理工大學;2013年

8 王帥;基于FEM/SPH方法的水下爆炸沖擊荷載作用下的混凝土重力壩破壞模式研究[D];天津大學;2012年

9 楊迅;高混凝土拱壩動力模型試驗研究[D];大連理工大學;2011年

10 姚元文;結構泄壓爆炸的沖擊波特性研究[D];重慶大學;2011年

本文編號：2846830