混凝土坝裂缝危害性分析方法研究

本文结合国家自然科学重点基金项目，雅砻江水电开发联合基金(50539030)“复杂条件下高拱坝的失效破坏机理和安全评估”项目以及国家自然科学基金重点项目“现代水工大体积混凝土裂缝机理与控制”(50539010)，运用可拓理论、突变理论、小波理论以及有限元数值分析方法，对混凝土坝裂缝的危害性进行了研究。主要内容如下： (1)探讨了裂缝的产状特征、影响因素以及危害特性，根据裂缝的工程分类标准及其对大坝结构强度、稳定、耐久性和安全性的影响，确立了裂缝危害性评价体系，从而对裂缝的危害性做出了轻微、一般、严重以及特严重的等级划分，并将可拓理论引入到裂缝的危害性等级划分中，建立裂缝危害性多参数综合评价的物元模型，用关联函数及关联度来确切地反映裂缝危害等级及程度。 (2)通过对裂缝实测资料时间序列的小波分解，提取了裂缝时效变形分量，应用尖点突变理论和应力强度因子建立了裂缝失稳的判别方法。 (3)基于Ottosen的四参数破坏准则，利用ABAQUS／Standard提供UMAT的接口进行了二次开发，通过建立整体无缝和带有水平、竖直以及水平和竖直裂缝的四种模型，研究了融合接触算法的双节点单元的裂缝模型，分析评价了裂缝对坝体承载能力的影响。 (4)在深入分析混凝土坝裂缝危害性的基础上，探讨了基于自振频率的大坝结构刚度和整体性评价方法，应用ABAQUS提供的子空间迭代法对不同裂缝状态下的四种混凝土坝模型分别提取了自振频率，分析了不同裂缝状态下自振频率的敏感性，并结合大坝变形能以及测点位移的变化，研究了裂缝对大坝整体性的影响。