CSG壩漸進(jìn)破壞過(guò)程分析_楊令強(qiáng).pdf

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1、中國(guó)農(nóng)村水利水電·2009年第6期145文章編號(hào):100722284(2009)0620145203CSG壩漸進(jìn)破壞過(guò)程分析123楊令強(qiáng),韓勇,陳祖坪(1.濟(jì)南大學(xué)土木建筑學(xué)院,濟(jì)南250022;2.日照水庫(kù)管理局,山東日照276800;3.首鋼工學(xué)院,北京100041)摘要:CSG材料是一種新型筑壩材料,目前在國(guó)內(nèi)外中、小型壩和圍堰中開(kāi)始采用。對(duì)CSG壩常用的等腰梯形斷面按平面應(yīng)變問(wèn)題進(jìn)行了有限元計(jì)算和破壞過(guò)程分析,把CSG材料看作連續(xù)材料,采用俞茂宏雙剪準(zhǔn)則作為CSG材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則函數(shù),計(jì)算結(jié)果表明,等腰梯形斷面受力合理,壩體和地基都不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力,同時(shí)采用破壞追蹤的方法對(duì)破壞過(guò)程進(jìn)行

2、了分析,結(jié)果表明壩體的破壞過(guò)程是沿下游壩坡出現(xiàn)類(lèi)似于散粒體邊坡的滑弧。關(guān)鍵詞:CSG壩;漸進(jìn)破壞;壩體斷面;破壞追蹤中圖分類(lèi)號(hào):TV41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A應(yīng)力將轉(zhuǎn)化到其他未破壞的單元上,應(yīng)力發(fā)生重新分布,因此0引言重新計(jì)算與該單元有關(guān)的剛度矩陣,組裝總剛,再次計(jì)算壩體CSG(CementedSandandGravel)是1976年J.M.拉斐爾的效應(yīng)場(chǎng)、功能函數(shù)場(chǎng)和可靠度指標(biāo)場(chǎng),再次記錄可靠度指標(biāo)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(yīng)的失效概率和條件概率,再次指定條件可靠度開(kāi)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(biāo)最小單元破壞,諸點(diǎn)進(jìn)行下去,直到破

3、壞m個(gè)單元后壩體簡(jiǎn)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(jī)構(gòu),或發(fā)生過(guò)大變形影響正常的使用,這m個(gè)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(gòu)成了壩體的破壞軌跡,這m個(gè)條件概率的石壩材料具有更好的強(qiáng)度和抗沖刷、溢流能力,但與混凝土相[5]數(shù)值就構(gòu)成了描述壩體破壞的概率向量[1]比其強(qiáng)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(shù)修建的大壩邊坡更陡,具有更強(qiáng)的抗漫頂溢流能力。上式概率向量中的第k個(gè)分量為CSG技術(shù)具有就地取材、充分利用當(dāng)?shù)夭牧虾统Ｒ?guī)施工設(shè)備、kpfk=∏pf0i(2)縮短建設(shè)工

4、期、降低工程造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng),i=1[2]目前多用于修建圍堰、攔沙壩等小型臨時(shí)建筑。CSG壩常用當(dāng)k=1時(shí)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(yīng)變問(wèn)題,對(duì)該斷面率;k=i(1

5、[6]單元失效概率的求解采用離散化降維解法,設(shè)結(jié)構(gòu)的失過(guò)程就應(yīng)當(dāng)是有限個(gè)不連續(xù)點(diǎn)的集合。壩體點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是效概率Pf=P(Z<0),Z為結(jié)構(gòu)的功能函數(shù),簡(jiǎn)記為Z=不同的,應(yīng)力大的點(diǎn)總是先超過(guò)強(qiáng)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(dú)立,則:破壞是漸進(jìn)過(guò)程。首先按有限元法分析壩體的效應(yīng)場(chǎng)、功能函pf=?fx(x1)fx?fx(xm)dx1dx2?dxm=∫∫12m數(shù)場(chǎng)或可靠度指標(biāo)場(chǎng),記錄可靠度指標(biāo)的最小值及相應(yīng)的失效概率,然后指定可靠度指標(biāo)最小單元破壞,原來(lái)該單元承擔(dān)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(jī)變量x1,x2,?,xm基金項(xiàng)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(biāo)β的要點(diǎn)是:作者簡(jiǎn)介:楊令強(qiáng)(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(jìn)破壞過(guò)程分析楊令強(qiáng)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(lái)代替單獨(dú)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(biāo)βx1k,通過(guò)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(zhì)

7、力學(xué)′Φ-1(x)](4)x1k=[Fx1k的方法來(lái)處理整個(gè)壩體,單元?jiǎng)偠染仃嚨男薷膮⒁?jiàn)文獻(xiàn)[9,1′-110]。x2k=Φ[1-Φ(βx1k)]=-βx1k(5)′′)上,此曲線將x1～βx1k曲線映射于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)坐標(biāo)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(duì)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(jì)算工況為自重加齊散化變量為抗力