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《大连理工大学》 2006年
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混凝土静动弹塑性损伤模型及在大坝分析中的应用

杜荣强  
【摘要】:本文针对混凝土损伤敏感性和率相关的动态特性,建立了考虑多轴损伤破坏的混凝土各向异性弹塑性损伤模型和能量基率相关动力损伤模型,并将建立的模型应用于200m级重力坝和300m级高拱坝静、动损伤响应分析和抗震安全评价。为反映混凝土损伤的单向效应特性和揭示其相应的拉、压破坏机理,对损伤进行了拉、压分离;对三个主方向按拉、压状态用三个不同的损伤破坏函数来表征其破坏准则,准则中反映了损伤量对混凝土拉、压强度和刚度的劣化作用。利用能量等效原理推导得到率相关动力损伤模型,模型可较全面地反映应变率对损伤演化的影响。应用于混凝土大坝的静、动损伤响应分析,得到的结果可解释大坝损伤模式和动力作用下的渐进破坏趋势或潜在破坏模式。结果表明,所建立的混凝土损伤模型可有效地进行高坝抗震安全评价。本文主要研究工作如下: 一方面,建立了不仅可描述多轴受压损伤破坏、而且还可考虑多轴拉伸损伤破坏的多轴损伤破坏准则,考虑损伤的各向异性特点,进一步建立了各向异性弹塑性损伤模型。该模型用于混凝土结构破坏分析可有效判断混凝土的拉伸和压缩破坏,而对实际大坝而言,由于采用了较高的抗压安全系数,建立拉伸破坏准则的工作将更有意义,因为这对混凝土大坝的安全更为不利。 由于单轴损伤演化方程难以准确度量多轴应力状态下的损伤程度,本文引入了多轴破坏准则对应的破坏面,建立了反映当前应力状态的三轴影响因子,基于符合混凝土实际变形和破坏特点的单轴损伤演化方程,建立了混凝土多轴损伤演化方程,从而解决了多轴情况下的损伤度量问题。进而将所得到的损伤主量应用于多轴弹塑性损伤破坏准则中的对应方向,以分别反映对拉、压强度和刚度劣化的影响。 另一方面,针对混凝土动态特性对损伤的影响,基于能量等效原理推导得到了动力损伤模型,该模型较全面地反映了应变率在损伤演化中的影响,包含了软化阶段和硬化阶段有损伤演化的情况;同时对李庆斌根据不同应变率下混凝土动、静应力—应变全曲线具有几何相似特点推导得到的动力损伤模型做了讨论。对这两种动力损伤模型应用于混凝土大坝的静、动损伤响应分析并进行了量化比较。应用于Koyna坝的静、动损伤响应分析结果和大坝的实际震害情况比较相符;研究发现,在地震作用过程中利用损伤指标判定结构的损伤破坏要比用应力指标清晰和明显,因为应力指标随地震作用会有波动,而用损伤作为内变量累积则能体现大坝抗震薄弱部位的损伤发展和渐进破坏进程。进一步比较了率无关、率相关损伤模型对大坝地震损伤响应的影响。然后,分析了高重
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU528

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 江宏伟 记者 初霞;“坚强”混凝土抗冻又长寿[N];哈尔滨日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜荣强;混凝土静动弹塑性损伤模型及在大坝分析中的应用[D];大连理工大学;2006年
2 王春涛;高拱坝及其附属结构体系静动力分析与模拟[D];天津大学;2004年
3 李静;混凝土坝非线性地震响应分析的有关问题研究[D];大连理工大学;2007年
4 潘坚文;高混凝土坝静动力非线性断裂与地基辐射阻尼模拟研究[D];清华大学;2010年
5 陈青生;高拱坝坝身泄洪与消能建筑物的优化布置[D];河海大学;2001年
6 苏超;基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的研究与应用[D];河海大学;2005年
7 陈小波;近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D];大连理工大学;2011年
8 慕儒;冻融循环与外部弯曲应力、盐溶液复合作用下混凝土的耐久性与寿命预测[D];东南大学;2000年
9 吴传明;水介质长期作用下的粉煤灰性能研究[D];重庆大学;2009年
10 元强;水泥基材料中氯离子传输试验方法的基础研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 巩琛;高速铁路轨道—路基系统动力响应及影响参数的三维有限元分析[D];吉林大学;2009年
2 李锋;面向工程应用的重力坝抗震数值分析研究[D];大连理工大学;2012年
3 高凤;混凝土重力坝建基面抗滑稳定性研究[D];山东大学;2012年
4 王国波;移动荷载作用下地基土动力响应计算方法的研究[D];武汉理工大学;2003年
5 陈立伟;地震作用下黄土暗穴的稳定性分析[D];长安大学;2004年
6 祝振宇;大直径圆筒防波堤在冲击荷载下的动力响应[D];天津大学;2003年
7 李静;钢管混凝土短柱轴向冲击的试验研究与仿真分析[D];太原理工大学;2005年
8 雷斌;AAR当量碱计算公式试验研究[D];南昌大学;2005年
9 郭红飞;底部矩形柱上部异形柱框架非线性分析[D];西南交通大学;2005年
10 刘芳;混凝土中氯离子浓度确定及耐蚀剂的作用[D];浙江大学;2006年
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