壩肩穩(wěn)定是高拱壩結(jié)構(gòu)整體安全運(yùn)行的基礎(chǔ),盡管高拱壩由于拱形受力特性具有較高的承載能力,但壩肩在遭受爆炸荷載作用后極易發(fā)生局部毀傷破壞,從而影響高拱壩結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。著重對(duì)高拱壩遭遇水下接觸爆炸毀傷后整體的安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)方法開展了研究,以剛體極限平衡法為基礎(chǔ),針對(duì)壩肩的毀傷破壞特征及毀傷面積,提出了拱圈沿右拱端面抗滑安全系數(shù)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,探討了拱端面的損傷破壞對(duì)高拱壩沿拱端面抗滑穩(wěn)定的影響。結(jié)果表明:壩肩接觸爆炸主要引起接觸部位壩體的壓縮破壞和鄰近拱端面的剪切損傷,而拱端面的毀傷將直接降低拱圈沿拱端面的抗滑穩(wěn)定性,并最終導(dǎo)致高拱壩整體沿拱端面滑動(dòng)失穩(wěn)。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

Eulerian與Lagrangian耦合示意圖

文中采用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT)[12]模型來(lái)模擬爆炸荷載沖擊下的混凝土動(dòng)力響應(yīng)。RHT模型是Riedel等在HJC模型的基礎(chǔ)上提出的。該模型能夠較好地反映混凝土材料在高應(yīng)變速率下的動(dòng)態(tài)特性,特別適用于極端荷載作用下混凝土、巖石等脆性材料的建模。此外,為了描述混凝土材料的初始屈服強(qiáng)度、失效強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度,RHT模型引入了彈性極限面、失效面、殘余強(qiáng)度面,如圖2所示。RHT本構(gòu)模型的損傷定義為

由于水下爆炸荷載作用下大壩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及毀傷程度均較同等藥量下空中爆炸荷載作用時(shí)大[15],且相對(duì)于近場(chǎng)爆炸,接觸爆炸將會(huì)給大壩結(jié)構(gòu)帶來(lái)更大的損傷[16]。因此本文取國(guó)內(nèi)某高拱壩為研究對(duì)象,探究壩肩水下接觸爆炸沖擊下高拱壩的毀傷特性和動(dòng)力響應(yīng),分析破壞區(qū)域的空間分布和面積大小。該高拱壩最大壩高為305 m,壩頂厚度為13 m,壩底厚度58 m,文中水位取正常蓄水位300 m。有限元模型主要包括庫(kù)水、TNT炸藥、壩體、地基的耦合,其中庫(kù)水、TNT炸藥采用Euler網(wǎng)格模擬,壩體和地基采用Lagrange網(wǎng)格模擬,壩體、庫(kù)水、地基間采用流固耦合算法,截?cái)嗟鼗秶厣稀⑾掠魏透叨确较蚋魅?.5倍以上壩高,如圖3所示。根據(jù)工程實(shí)際,考慮使用魚雷對(duì)高拱壩進(jìn)行水下爆炸恐怖襲擊的情形,從上游庫(kù)區(qū)發(fā)射的魚雷,受庫(kù)邊形狀的影響很難到達(dá)壩體邊界位置,因此炸藥位置選取距離右拱端面65 m;考慮到盡量增大爆炸位置高程以上水庫(kù)庫(kù)容,而水深對(duì)炸藥起爆和性能的限制作用,故水下起爆深度設(shè)定為40 m。因此,假定爆炸荷載的作用位置為右壩肩上游面,炸藥緊貼上游壩面,距離同拱圈右拱端面65 m,高度為260 m,水下深度為40m。針對(duì)其它起爆位置以及爆心距變化等對(duì)高拱壩毀傷特性的影響,將會(huì)在后續(xù)研究中進(jìn)一步補(bǔ)充完善。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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