混凝土损伤对重力坝可靠度的影响

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发布时间：2021-09-22

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混凝土损伤对重力坝可靠度的影响
徐忠义，武清玺，武运磊
(1．河海大学力学与材料学院，江苏南京210098；2．南京市鼓楼区中小学校舍管理办公室，江苏南京210009)
摘要：混凝土重力坝运行若干年后或多或少都会出现一定的损伤，可能会严重影响重力坝的结构可靠度。基于混凝土
损伤的基本原理，引入了损伤变量、有效应力和混凝土损伤模型等基本概念，利用材料力学原理建立了重力坝沿建基面
的抗滑稳定、坝趾抗压强度和坝踵抗拉强度的功能函数，结合混凝土损伤及重力坝功能函数建立了极限状态方程。运用
JC法对某一典型混凝土重力坝进行了实例分析，并针对坝高做了敏感性分析，得到了较为满意的结果。
关键词：重力坝；可靠度；混凝土；损伤
中图分类号：TV331 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2014．05．030
Influence of Concrete Damage to the Reliability of Gravity Dam
XU Zhong．yi ，wU Qing—xi ，wu Yun．1ei
(1．College of Mechanics and Materials，Hohai University，Nanjing 210098，China；
2．Management Of~ce of Primary and Secondary School Buildings in Gulou District of Nanj g，Nanjing 210009，China)
Abstract：Due to the rea$olls such as the bad construction quality and dam aging．there are always some damages in the body of concrete gravity
dam．Based OR the basic princil：Iles of concl~te dam age，this paper introduced some basic concepts，such as the dam age variable and effective stress
and dam age model of concrete，and SO on．It used the principle of material mechanics building an ti-sliding stability of gravity dam along the base
surface an d compressive strength of dam toe and tensile strength of dam heel functions，combined with concrete damage an d gravity dam functions
to estab lish a limit state equation．Using the JC method on analysis of a typical concrete gravity dam ，it made the sensitivity an alysis for the height
of the dam and the satisfactory results had been achieved．
Key words：gravity dam；reliability；concrete；damage
混凝土是由水泥拌和一定比例的砂、石和水等，经加工后
逐渐凝固硬化而成的简单复合材料，是一种典型的非均质材
料。混凝土的不均匀性导致其在外界因素如荷载、温度等作用
下，内部组构会发生损伤并演化，由此导致了材料性质的随机
性。因此，为使这类不确定性的描述在机理上更符合实际情况
有必要在可靠度分析中考虑损伤效应。
混凝土重力坝的安全运行关系重大且设计基准期较长，工
作环境也较为复杂，服役若干年后，结构和材料的性能都发生
了变化，因此有必要探讨混凝土损伤对重力坝可靠度的影响。
损伤理论的基本概念
1．1 损伤变量
损伤力学将混凝土作为连续介质，用一种内部状态变量
即损伤变量来描述含微细观缺陷材料的力学效应。
损伤变量的定义有多种。Robotnov 引进了最简单的损伤
变量，设有一简单拉伸试件，其初始横截面积为A。，产生损伤后
的瞬时表观面积为A，此时横截面上出现孔隙的总面积为A ，
试件实际承载面积为A，则可得A=A+A 。
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R。b。tn。v用D= 定义损伤因子，当D=0时，表示没有损
伤；当D=1时，表示试件内部损伤发展到极限状态(断裂破
坏)。
笔者取初始损伤时D=0．05 ，且鉴于问题的复杂程度，
暂时只考虑损伤因子D的不同取值，而不深入研究混凝土的具
体损伤演化过程。
1．2 有效应力
当试件在不考虑损伤时