混凝土–堆石組合壩主要由上游混凝土墻與下游俯斜式堆石體構(gòu)成,作為一種新型壩體結(jié)構(gòu),目前對(duì)其地震土壓力的研究鮮有報(bào)道。對(duì)此,開展混凝土–堆石組合壩大型振動(dòng)臺(tái)物理模擬試驗(yàn)研究,分析地震作用下墻體的位移、動(dòng)土壓力及合力作用點(diǎn)的分布規(guī)律等。研究結(jié)果表明:1)混凝土–堆石組合壩中上游墻體的位移量相對(duì)較小,墻體頂部位移比墻底大,呈現(xiàn)出RBT（繞墻體底部轉(zhuǎn)動(dòng)）的位移模式。2)墻底動(dòng)土壓力與輸入的地震波相比具有明顯的滯后性。3)墻背的總動(dòng)土壓力隨著峰值加速度（PGA）的增大而增大,當(dāng)PGA≤0.2g時(shí),總動(dòng)土壓力沿墻高近似呈線性分布;當(dāng)PGA≥0.4g時(shí),總動(dòng)土壓力呈現(xiàn)出明顯的非線性分布規(guī)律。4)受俯斜式堆石體及墻體位移模式的影響,在地震烈度8度以下,混凝土–堆石組合壩中上游墻體合力作用點(diǎn)普遍低于M–O理論規(guī)定的0.33H;但在地震烈度8度以上,合力作用點(diǎn)趨近又高于0.33H。試驗(yàn)結(jié)果初步揭示了混凝土–堆石組合壩中上游墻體的位移及動(dòng)土壓力響應(yīng)特征,為其在地震作用下的抗震設(shè)計(jì)等提供參考。 

【文章來(lái)源】：工程科學(xué)與技術(shù). 2020,52(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

CRCD斷面及傳感器布置

由于1–g振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)材料的應(yīng)力水平很難完全滿足嚴(yán)格的相似律�，F(xiàn)有研究表明土石料在應(yīng)變較小時(shí)（如破壞前）高、低應(yīng)力狀態(tài)下土石料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有相似性[15]，試驗(yàn)中混凝土墻及堆石體均采用其他實(shí)際工程相同的材料。另外，混凝土墻與堆石及壩基的相互作用復(fù)雜，無(wú)法僅考慮某一相似條件而片面追求由模型推求原型的實(shí)際特性，故本試驗(yàn)可以看作與實(shí)際工程中組合壩形狀結(jié)構(gòu)材料類似的小比例模擬試驗(yàn)。采用C20混凝土澆筑的混凝土墻體容重可滿足相似條件，但彈性模量的相似問(wèn)題的確會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。本試驗(yàn)主要側(cè)重動(dòng)力響應(yīng)特性的研究，通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)墻體本身未發(fā)生動(dòng)力破壞現(xiàn)象，由此考慮到試驗(yàn)材料及試驗(yàn)儀器的限制，試驗(yàn)結(jié)果主要用于混凝土-堆石組合壩及類似結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)特性和定性分析。試驗(yàn)材料選擇及相似問(wèn)題詳見文獻(xiàn)[10]。試驗(yàn)中混凝土墻采用C20混凝土整體澆筑（圖2），模擬基巖的混凝土板采用強(qiáng)度等級(jí)為C25的混凝土澆筑。試驗(yàn)參考其他已有工程，利用相似級(jí)配法及等量替換法確定模型壩堆石料的級(jí)配[16]，模型壩堆石料最大粒徑控制為20 mm，見表1。堆石料不均勻系數(shù)Cu為15，曲率系數(shù)Cc為2.2，屬于級(jí)配良好礫石（GW)[16]，其干密度ρd=1.84 g/cm3，控制相對(duì)密度0.9，堆石料內(nèi)摩擦角φ=50°，Δφ=10.5°。1.2 試驗(yàn)儀器

圖4為位于基巖壩基的CRCD的混凝土墻在不同幅值地震動(dòng)作用下墻體頂部及底部的水平位移的變化情況，為便于分析，規(guī)定水平位移正值表示墻體向下游方向運(yùn)動(dòng)，負(fù)值表示墻體向上游運(yùn)動(dòng)。文中提到的墻體水平位移均為殘余位移，即墻體在振動(dòng)結(jié)束穩(wěn)定后得到的水平位移平均值（每次振動(dòng)結(jié)束傳感器數(shù)據(jù)已做清零處理）。由圖4可知，墻體在無(wú)水工況下產(chǎn)生向上游的水平位移（負(fù)值），墻體表現(xiàn)為主動(dòng)狀態(tài)；而在蓄水工況下墻體產(chǎn)生向下游位移（正值），表現(xiàn)為被動(dòng)狀態(tài)。CRCD墻體的位移量相對(duì)較小，對(duì)于工況9，墻體頂部水平位移為0.545 mm，占?jí)Ω叩?.05%；而墻底水平位移僅為0.22 mm，占?jí)Ω叩?.02%。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及實(shí)際觀測(cè)現(xiàn)象可以看出，剛性墻體頂部動(dòng)位移響應(yīng)較大[19]，墻頂位移明顯比墻底大，隨著峰值加速度（PGA）的增加，墻底開始滑移但位移量較小，而墻頂?shù)奈灰屏恐饾u增大，分析可知蓄水工況墻體呈現(xiàn)出向下游的轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)（RBT）的位移模式。圖4 墻體水平位移

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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