混凝土–堆石組合壩主要由上游混凝土墻與下游俯斜式堆石體構(gòu)成,作為一種新型壩體結(jié)構(gòu),目前對其地震土壓力的研究鮮有報道。對此,開展混凝土–堆石組合壩大型振動臺物理模擬試驗研究,分析地震作用下墻體的位移、動土壓力及合力作用點的分布規(guī)律等。研究結(jié)果表明:1)混凝土–堆石組合壩中上游墻體的位移量相對較小,墻體頂部位移比墻底大,呈現(xiàn)出RBT（繞墻體底部轉(zhuǎn)動）的位移模式。2)墻底動土壓力與輸入的地震波相比具有明顯的滯后性。3)墻背的總動土壓力隨著峰值加速度（PGA）的增大而增大,當PGA≤0.2g時,總動土壓力沿墻高近似呈線性分布;當PGA≥0.4g時,總動土壓力呈現(xiàn)出明顯的非線性分布規(guī)律。4)受俯斜式堆石體及墻體位移模式的影響,在地震烈度8度以下,混凝土–堆石組合壩中上游墻體合力作用點普遍低于M–O理論規(guī)定的0.33H;但在地震烈度8度以上,合力作用點趨近又高于0.33H。試驗結(jié)果初步揭示了混凝土–堆石組合壩中上游墻體的位移及動土壓力響應(yīng)特征,為其在地震作用下的抗震設(shè)計等提供參考。 

【文章來源】：工程科學與技術(shù). 2020,52(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

CRCD斷面及傳感器布置

由于1–g振動臺模型試驗材料的應(yīng)力水平很難完全滿足嚴格的相似律�，F(xiàn)有研究表明土石料在應(yīng)變較小時（如破壞前）高、低應(yīng)力狀態(tài)下土石料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有相似性[15]，試驗中混凝土墻及堆石體均采用其他實際工程相同的材料。另外，混凝土墻與堆石及壩基的相互作用復(fù)雜，無法僅考慮某一相似條件而片面追求由模型推求原型的實際特性，故本試驗可以看作與實際工程中組合壩形狀結(jié)構(gòu)材料類似的小比例模擬試驗。采用C20混凝土澆筑的混凝土墻體容重可滿足相似條件，但彈性模量的相似問題的確會對試驗結(jié)果有一定的影響。本試驗主要側(cè)重動力響應(yīng)特性的研究，通過試驗觀測發(fā)現(xiàn)墻體本身未發(fā)生動力破壞現(xiàn)象，由此考慮到試驗材料及試驗儀器的限制，試驗結(jié)果主要用于混凝土-堆石組合壩及類似結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)特性和定性分析。試驗材料選擇及相似問題詳見文獻[10]。試驗中混凝土墻采用C20混凝土整體澆筑（圖2），模擬基巖的混凝土板采用強度等級為C25的混凝土澆筑。試驗參考其他已有工程，利用相似級配法及等量替換法確定模型壩堆石料的級配[16]，模型壩堆石料最大粒徑控制為20 mm，見表1。堆石料不均勻系數(shù)Cu為15，曲率系數(shù)Cc為2.2，屬于級配良好礫石（GW)[16]，其干密度ρd=1.84 g/cm3，控制相對密度0.9，堆石料內(nèi)摩擦角φ=50°，Δφ=10.5°。1.2 試驗儀器

圖4為位于基巖壩基的CRCD的混凝土墻在不同幅值地震動作用下墻體頂部及底部的水平位移的變化情況，為便于分析，規(guī)定水平位移正值表示墻體向下游方向運動，負值表示墻體向上游運動。文中提到的墻體水平位移均為殘余位移，即墻體在振動結(jié)束穩(wěn)定后得到的水平位移平均值（每次振動結(jié)束傳感器數(shù)據(jù)已做清零處理）。由圖4可知，墻體在無水工況下產(chǎn)生向上游的水平位移（負值），墻體表現(xiàn)為主動狀態(tài)；而在蓄水工況下墻體產(chǎn)生向下游位移（正值），表現(xiàn)為被動狀態(tài)。CRCD墻體的位移量相對較小，對于工況9，墻體頂部水平位移為0.545 mm，占墻高的0.05%；而墻底水平位移僅為0.22 mm，占墻高的0.02%。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及實際觀測現(xiàn)象可以看出，剛性墻體頂部動位移響應(yīng)較大[19]，墻頂位移明顯比墻底大，隨著峰值加速度（PGA）的增加，墻底開始滑移但位移量較小，而墻頂?shù)奈灰屏恐饾u增大，分析可知蓄水工況墻體呈現(xiàn)出向下游的轉(zhuǎn)動和平動（RBT）的位移模式。圖4 墻體水平位移

【參考文獻】：
期刊論文
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