[發明專利]一種預測持續荷載作用后巖石-混凝土界面抗裂性能的方法

有效

• 申請號: 202110249263.6
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112948934B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 董偉;袁文巖;趙曉瑜;姚潔香
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發明屬于混凝土重力壩安全性評定領域，提供了一種預測持續荷載作用后巖石?混凝土界面抗裂性能的方法，該方法根據前期持載過程中巖石?混凝土界面的試驗結果標定界面兩側材料的粘彈性模型參數，結合本發明提出的斷裂準則即可模擬出任意荷載水平、任意持載時間后巖石?混凝土界面的起裂荷載，無需進行長期持載試驗以及破壞試驗。

技術領域

本發明屬于混凝土重力壩安全性評定技術領域，涉及一種預測持續荷載作用后巖石-混凝土界面抗裂性能的方法。

背景技術

對于坐落在巖基上的混凝土重力壩，巖基與混凝土壩體的界面是一個薄弱環節。施工期間澆筑、養護不當以及服役期間荷載、環境作用使界面區極易產生初始缺陷，進而威脅混凝土重力壩的安全運行。對于巖基與壩體界面已有的裂縫，安全性評定的首要任務就是預測在各種荷載條件下的擴展路徑及承載力安全儲備。需要特別指出的是，壩體自身重力和迎水面水壓力綜合作用下的持續荷載是混凝土重力壩服役期間最常見的荷載形式。考慮到絕大多數混凝土重力壩長期在正常水位下工作，界面裂縫在該荷載水平作用下并未產生擴展。為了準確評估壩踵界面區服役期間的殘余承載力，并且保證后期極端荷載作用下混凝土重力壩的安全運行，有必要研究低水平持續荷載作用下巖石-混凝土界面的斷裂機理，進而預測持續荷載作用后巖石-混凝土界面的抗裂性能。

目前關于巖石-混凝土界面斷裂機理的研究主要集中于準靜態加載條件。在低水平持續荷載作用下(通常認為小于起裂荷載)，界面兩側材料發生粘彈性變形，界面裂縫尖端產生應力松弛的現象。此時，基于準靜態斷裂分析的研究成果無法分析持續荷載作用下巖石-混凝土界面的斷裂機理。目前，尚未發現持續荷載作用下巖石-混凝土界面斷裂機理的研究，尚未提出預測持續荷載作用后巖石-混凝土界面抗裂性能的方法。

發明內容

基于當前研究的不足，本發明提出一種預測持續荷載作用后巖石-混凝土界面抗裂性能的方法，能夠解決混凝土重力壩服役期間壩踵界面區抗裂性能評估的技術問題。

本發明的技術方案：

一種預測持續荷載作用后巖石-混凝土界面抗裂性能的方法，步驟如下：

(1)進行準靜態條件下巖石-混凝土界面直拉試驗測定界面抗拉強度f_t，進行準靜態條件下巖石-混凝土界面I型斷裂試驗測定試件起裂荷載起裂韌度以及裂尖核心區域內的平均彈性應變能密度上述裂尖核心區域為以裂尖為圓心半徑為r_c的圓，r_c表達式如式(1)所示：

(2)進行持續荷載作用下巖石-混凝土界面I型徐變試驗，其中持載水平P_sus小于靜態條件下的起裂荷載持載時間不小于30天，且每天定期測定加載點位移δ；采用基于Bailey-Norton蠕變方程的粘彈性模型模擬巖石、混凝土的粘彈性特征；根據試驗測定的巖石-混凝土界面加載點位移的時變曲線(δ-t曲線)，標定巖石、混凝土材料粘彈性模型中的參數(巖石粘彈性參數：C_r1、C_r2、C_r3；混凝土粘彈性參數：C_c1、C_c2、C_c3)。基于該粘彈性參數可得到并預測巖石-混凝土界面的粘彈性響應，并且計算持續荷載作用下裂尖核心區域內的平均彈性應變能密度隨時間發展規律。

(3)將界面裂縫尖端核心區域內平均彈性應變能密度作為持續荷載作用下界面裂縫起裂的判定標準，提出持續荷載作用后巖石-混凝土界面斷裂準則，表述如下：當持續荷載作用下殘余的(定義為)與隨后準靜態加載過程中補充的(定義為)之和大于準靜態條件下的起裂荷載對應的(定義為)時，界面裂縫產生起裂，該準則如式(2)-(4)所示：

界面裂縫不起裂； (2)

界面裂縫處于臨界狀態； (3)

界面裂縫起裂。 (4)