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1、中國農(nóng)村水利水電·2009年第6期145文章編號:100722284(2009)0620145203CSG壩漸進破壞過程分析123楊令強,韓勇,陳祖坪(1.濟南大學土木建筑學院,濟南250022;2.日照水庫管理局,山東日照276800;3.首鋼工學院,北京100041)摘要:CSG材料是一種新型筑壩材料,目前在國內外中、小型壩和圍堰中開始采用。對CSG壩常用的等腰梯形斷面按平面應變問題進行了有限元計算和破壞過程分析,把CSG材料看作連續(xù)材料,采用俞茂宏雙剪準則作為CSG材料的強度準則函數(shù),計算結果表明,等腰梯形斷面受力合理,壩體和地基都不會出現(xiàn)拉應力,同時采用破壞追蹤的方法對破壞過程進行
2、了分析,結果表明壩體的破壞過程是沿下游壩坡出現(xiàn)類似于散粒體邊坡的滑弧。關鍵詞:CSG壩;漸進破壞;壩體斷面;破壞追蹤中圖分類號:TV41文獻標識碼:A應力將轉化到其他未破壞的單元上,應力發(fā)生重新分布,因此0引言重新計算與該單元有關的剛度矩陣,組裝總剛,再次計算壩體CSG(CementedSandandGravel)是1976年J.M.拉斐爾的效應場、功能函數(shù)場和可靠度指標場,再次記錄可靠度指標提出的一種新材料,它是將膠凝材料和水添加到河床砂礫石或的最小值及相應的失效概率和條件概率,再次指定條件可靠度開挖廢棄料這些在壩址附近容易找到的巖石基材中,然后采用指標最小單元破壞,諸點進行下去,直到破
3、壞m個單元后壩體簡單的拌合裝置拌合而得到,這樣砂石料就由散粒體變?yōu)檫B續(xù)破壞成為機構,或發(fā)生過大變形影響正常的使用,這m個破壞體,CSG材料的性能介于堆石壩材料和混凝土性能之間,較堆單元的幾何位置就構成了壩體的破壞軌跡,這m個條件概率的石壩材料具有更好的強度和抗沖刷、溢流能力,但與混凝土相[5]數(shù)值就構成了描述壩體破壞的概率向量[1]比其強度、一致性和抗?jié)B性能要差。與堆石壩比較,采用Pf=[pf1pf2?pfm](1)CSG技術修建的大壩邊坡更陡,具有更強的抗漫頂溢流能力。上式概率向量中的第k個分量為CSG技術具有就地取材、充分利用當?shù)夭牧虾统Ｒ?guī)施工設備、kpfk=∏pf0i(2)縮短建設工
4、期、降低工程造價的優(yōu)點。該技術問世時間不長,i=1[2]目前多用于修建圍堰、攔沙壩等小型臨時建筑。CSG壩常用當k=1時為壩體初始破壞的概率;k=m為壩體破壞的概[3,4]的斷面形式為等腰梯形,本文按照平面應變問題,對該斷面率;k=i(15、[6]單元失效概率的求解采用離散化降維解法,設結構的失過程就應當是有限個不連續(xù)點的集合。壩體點的應力狀態(tài)是效概率Pf=P(Z<0),Z為結構的功能函數(shù),簡記為Z=不同的,應力大的點總是先超過強度極限而破壞,因此壩體的g(·),x1,x2,?,xm為基本變量,如果它們相互獨立,則:破壞是漸進過程。首先按有限元法分析壩體的效應場、功能函pf=?fx(x1)fx?fx(xm)dx1dx2?dxm=∫∫12m數(shù)場或可靠度指標場,記錄可靠度指標的最小值及相應的失效概率,然后指定可靠度指標最小單元破壞,原來該單元承擔的·fx[?fx(x2)?fx(xm)dx2?dxm]dx1∫1∫∫2m[g(·)≥0
6、]收稿日期:2008212212式中:fx1(x1),fx2(x2),?,fxm(xm)為隨機變量x1,x2,?,xm基金項目:山東省博士基金(2008BS9025)。的概率密度函數(shù)。離散化降維解法求可靠指標β的要點是:作者簡介:楊令強(19722),男,博士,副教授。將基本變量xi離散為定值量xik(k=1,2,?,m),將xik代146CSG壩漸進破壞過程分析楊令強韓勇陳祖坪入極限狀態(tài)方程g(·),得到降維的方程g=(x1k,X2,?,用彌散裂縫單元來代替單獨的破壞單元,即在出現(xiàn)破壞單元以Xm),據(jù)此可求解條件可靠指標βx1k,通過變換后,仍然假定材料是連續(xù)的,仍然可以用處理連續(xù)體介質
7、力學′Φ-1(x)](4)x1k=[Fx1k的方法來處理整個壩體,單元剛度矩陣的修改參見文獻[9,1′-110]。x2k=Φ[1-Φ(βx1k)]=-βx1k(5)′′)上,此曲線將x1～βx1k曲線映射于標準正態(tài)坐標系(x1ox24算例′′可視為二維極限狀態(tài)曲線。x1為荷載,x2可視為廣義抗力,代表除x1外所有其他基本變量對功能函數(shù)的綜合影響。如果離某壩高100m,上下游壩坡1∶0.6,計算工況為自重加齊散化變量為抗力
