两种残余变形模型计算结果对比分析.pdf

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1、第46卷第4期人民长江Vo1．46．NO．42015年2月YangtzeRiverFeb．，2015文章编号：1001—4179(2015)04—0074—04两种残余变形模型计算结果对比分析杨-t坡，邹德高一，李云清，杨小龙(1．大连理工大学水利工程学院，辽宁大连116024；2．大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室，辽宁大连116024)摘要：为研究修正的沈珠江残余变形模型和双曲线残余变形模型的异同及其在实际工程中适应性，在同一条件下开展了面板坝二维有限元计算，对残余应变和坝体永久变形进行分析。研究结果表明：①强震荷载作用下两个模型计算结果总体规律一致。②考虑平均主应

2、力影响的双曲线模型能更好地反映坝顶及其附近的残余变形规律。③残余体应变在双曲线模型中对永久位移值的贡献要小于其在修正沈珠江模型中的贡献。残余体应变对面板坝永久变形的影响要小于残余剪应变。关键词：数值分析；残余变形模型；残余变形；残余应变中图法分类号：TV698文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．04．018土石坝坝体在地震荷载作用下的变形特征具有明1不同残余变形模型显的非线性、滞后性和变形积累(永久变形)，其中坝体残余变形是评价土石坝抗震性能的重要标准，是面1．1修正的沈珠江模型板坝设计是否合理的一项重要指标。已有资料显示，沈珠

3、江残余变形模型假定残余变形与振次在半对土石坝的震害与地震残余变形有很大关联，这些数坐标下呈线性关系，设c和c分别为各试验曲震害会对面板堆石坝的稳定性带来不利影响。因此，线在半对数坐标上的斜率，则残余应变叮表示为永久变形的计算是面板堆石坝抗震设计中一个很重要s=CvrIn(1+Ⅳ)(1)的问题。=Cdrin(1+Ⅳ)(2)目前残余变形分析方法一般都采用以应变势为基式中，为残余体应变；y为残余剪应变；N为振动次础的整体分析方法，其主要的残余变形模型有谷口数。模型及其修正模型、水科院模型、沈珠江模型将C和c表达成动剪应变幅值y。的函数及其修正模型，其中沈珠江模型及其修正模型凭借其c

4、=Clexp(一C3S)(3)突出优点得到广泛应用。邹德高等建议用双曲线残余Cd=C47S(4)变形模型描述残余变形，并引入平均主应力来反映坝式中，为动剪应变幅值；S。为应力水平；c。、c：、c，、顶等重要部位的残余变形特性。本文结合某堆c、c为试验参数。石料的循环试验成果，分别整理出修正的沈珠江模沈珠江模型未能较好地描述动剪切变形与固结应型和双曲线模型的参数，并计算了面板堆石坝在地力比的关系，邹德高等对此提出了改进(即修正震荷载作用下的永久变形。通过深入分析坝体的永久的沈珠江模型)变形来比较两种模型的差异。c=C4SI(5)收稿日期：2014—10—25基金项目：国家自然科

5、学基金项目(51279025，51379028)；新世纪优秀人才支持计划资助(NCET一12—0083)作者简介：杨青坡，男，硕士研究生，主要从事水工岩土结构抗震研究。E—mail：qingp0yang@yeah．net第4期杨青坡，等：两种残余变形模型计算结果对比分析751．2双曲线规律下的残余变形结合主堆石料和垫层料的试验成果，分别整理修正的沈珠江模型和双曲线模型的参数，见表1和表2。残余应变与振次在半对数坐标下并不是简单的线表中参数都是在以1O为底的对数坐标下整理的，当以性关系，尤其当振次较小时尤为明显，文献e为底进行整理和计算时需要在表1参数的基础上乘[6，10—12

6、]中的试验结果也能得出相似结论。为准以0．4343。确描述振次与残余变形的对应关系，邹德高等提出采用双曲线残余变形模型对残余应变与振次的关系进行表1修正的沈珠江动残余变形模型参数描述，将残余体应变和剪应变分别表示为^，一”南(6)Ⅳ—r(7)srA=d。d：(旦)(8)试验材料dl(x10I4)d2d3(×10I4)d4BBaA=d3d(K一1)(9)主堆石料2．400．7710．140．816．545．01垫层料1．910．938．350．836．545．58式中：s，为残余体应变；Y为残余剪应变；N为振次；A=(8)是极限的残余体应变；A。=(Y)是极限的残余剪应变；B=

7、A／()：一1，B=A／2．2地震波输入()：。一1，分别是与材料有关的常数；d、d、d，、d动力计算时，采用水工抗震设计规范谱地震波进是试验参数；K为固结比；p是平均主应力。行计算，峰值加速度取0．5g，竖向分量峰值加速度为水平向的2／3，地震动加速度时程见图2。按照8级地2计算模型及参数震进行模拟，循环振次为30次。由于残余变形模型考虑的因素不同，导致其计算53结果和实际规律存在一些差异。为分析双曲线模型和1修正的沈珠江模型的差别，本文采用坝高200m的二鹭最一3维面板坝进行残余变形计算，面板坝的上