【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高拱坝抗震安全评价领域，尤其涉及一种抗震安全评价方法。
技术介绍
1、近年来在地震频发的地区拟建、在建和已建了一系列300m级的高拱坝，其抗震性能与百米级的大坝相比可能存在从量变到质变的本质差异，再加上拱坝结构本身的复杂性和强震区坝址抗震设防烈度的不断提高，使得高拱坝的抗震安全问题愈益突出。
2、现有的震害实例表明，在强震作用下，混凝土坝可能同时出现坝体损伤开裂破坏和坝肩潜在滑动块体滑动失稳破坏，这两种破坏模式是相互影响、不可分割的，也是高坝抗震设计和抗震安全分析中重点关注的问题。然而现行的规范和现有大部分的研究均分别针对坝体强度破坏或坝肩失稳破坏开展大坝抗震安全评价，尚未考虑两种破坏模式的相互耦合作用，难以完全反映高拱坝在强震作用下的实际抗震性能。同时由于大坝的抗震性能评价指标以及相应的定量评价准则十分复杂，目前仍处于探索阶段，尚无统一的、公认的定量准则。本专利技术基于高拱坝-地基多耦合系统提出了一种可以综合坝体强度破坏和坝肩失稳破坏相耦合的抗震安全评价指标和方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种抗震安全评价方法，解决了现有研究中最大可信地震下针对大坝抗震安全的评价尚无统一的性能评价指标和相应的定量评价准则的问题。
2、为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种抗震安全评价方法，包括以下步骤：
3、根据高拱坝实际结构及地形地质条件特点，构建包含坝体横缝、坝体-地基接触缝面以及坝肩潜在滑动块
4、基于混凝土材料动态力学试验获取混凝土损伤演化曲线；
5、采用增量动力分析法，将最大可信地震动按比例缩放至多个地震动强度水平；
6、将高拱坝-地基系统三维有限元网格模型、混凝土损伤演化曲线以及不同超载系数下的地震动作为输入，利用综合考虑坝体混凝土材料非线性以及坝体横缝、坝基交界面与坝肩潜在滑动块体滑裂面的接触非线性的非线性动力响应分析程序，进行不同超载系数下的非线性动力响应分析；
7、基于非线性动力响应的分析结果，通过提取拱冠梁坝顶和坝底的震后残余位移，得到相对残余位移指标；
8、构建相对残余位移指标随超载系数变化的散点图，并在每一个突变的拐点处通过线性拟合构建相对残余位移-超载系数拟合曲线；
9、根据相对残余位移-超载系数拟合曲线的拐点，将高拱坝-地基系统划分为不同的破坏水平，并根据划分结果，开展抗震安全评价，得到高拱坝-地基体系抗震安全裕度。
10、进一步地，所述基于混凝土材料动态力学试验获取混凝土损伤演化曲线，其具体为：
11、利用下式，求解初始峰值应力所对应的应变εp：
12、
13、其中，σp表示峰值应力，e0表示初始弹性模量；
14、利用下式，计算得到卸载缝宽矢量cu：
15、cu＝[cup,cu1,cu2,...,cun]＝[εp,ε1,ε2,...,εn']×l
16、ε'＝[εp,ε1,ε2,...,εn']
17、其中，l表示引伸计标距，cup表示峰值卸载缝宽，cun表示第n个卸载缝宽，ε'表示总应变矢量，εn'表示第n'个总应变；
18、对混凝土试件进行全过程加卸载试验中的卸载缝宽cu和残余缝宽cres关系进行统计分析，得到回归方程：
19、
20、其中，mi表示回归分析常数，n表示正整数，i表示从0到n的正整数，表示cu的第i次方；
21、利用回归方程，计算得到残余缝宽矢量cres：
22、
23、其中，cresp表示峰值残余缝宽，cresn”表示第n”个残余缝宽；
24、根据残余缝宽矢量cres，利用下式，计算得到残余应变矢量ε'res：
25、ε'res＝[εresp,εres1,εres2,...,εresn”']＝[cresp,cres1,cres2,...,cresn”]/l；
26、其中，εresp表示峰值残余应变，εresn”'表示第n”'个残余应变；
27、根据实测的单调加载或循环加载应力-应变全过程曲线，采用试验数据拟合及统计方法构建拉伸下降段曲线的解析方程：
28、
29、其中，σ表示应力，k和λ均表示拟合常数；
30、利用解析方程，求解应力矢量σ'：
31、
32、其中，σn””分别表示第n””个应力；
33、响应于混凝土受拉损伤后，基于解析方程、残余应变矢量ε'res和应力矢量σ'，得到损伤因子矢量；
34、根据总应变矢量和弹性应变矢量，得到开裂应变矢量；
35、基于开裂应变矢量，计算得到开裂位移矢量，完成混凝土损伤演化曲线的获取，所述混凝土损伤演化曲线为开裂位移-应力曲线和开裂位移-损伤因子曲线。
36、再进一步地，所述损伤因子的表达式如下：
37、
38、其中，dtp表示峰值损伤因子，dtn””'表示第n””'个损伤因子。
39、再进一步地，所述开裂位移矢量uc的表达式如下：
40、
41、uc＝[εcp,εc1,εc2,εc3,...,εcn””']×l
42、其中，εcp峰值开裂应变，εcn”””表示第n”””个开裂应变。
43、再进一步地，所述采用增量动力分析法，将最大可信地震动按比例缩放至多个地震动强度水平，其具体为：
44、采用增量动力分析法，利用下式，将最大可信地震动按比例缩放至多个地震动强度水平：
45、λi+1＝λi+δλi
46、其中，λi+1表示第i+1个地震动强度水平的缩放系数，λi表示第i个地震动强度水平的缩放系数，δλi表示第i个地震动强度水平的缩放步长。
47、再进一步地，所述相对残余位移指标的表达式如下：
48、ur＝utop-ubottom
49、其中，ur表示相对残余位移指标，utop表示坝顶震后残余位移，ubottom表示坝底震后残余位移。
50、再进一步地，所述构建相对残余位移指标随超载系数变化的散点图，并在每一个突变的拐点处通过线性拟合构建相对残余位移-超载系数拟合曲线，其具体为：
51、a1、构建相对残余位移指标随超载系数变化的散点图；
52、a2、在每个突变的拐点处，利用下式，通过线性拟合构建相对残余位移-超载系数拟合曲线：
53、
54、其中，y表示残余位移，x表示超载系数，a1、a2、aj、b1、b2和bj'均表示线性常数，j”表示正整数；
55、a3、判断相对残余位移-超载系数拟合曲线的拟合优度和斜率是否满足下式要求，若是，则完成对相对残余位移-超载系数拟合曲线的构建，否则，返回a1，重新进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抗震安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述基于混凝土材料动态力学试验获取混凝土损伤演化曲线，其具体为：
3.根据权利要求2所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述损伤因子矢量dt的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述开裂位移矢量uc的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述采用增量动力分析法，将最大可信地震动按比例缩放至多个地震动强度水平，其具体为：
6.根据权利要求1所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述相对残余位移指标的表达式如下：
7.根据权利要求1所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述构建相对残余位移指标随超载系数变化的散点图，并在每一个突变的拐点处通过线性拟合构建相对残余位移-超载系数拟合曲线，其具体为：
【技术特征摘要】
1.一种抗震安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述基于混凝土材料动态力学试验获取混凝土损伤演化曲线，其具体为：
3.根据权利要求2所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述损伤因子矢量dt的表达式如下：
4.根据权利要求2所述的抗震安全评价方法，其特征在于，所述开裂位移矢量uc的表达式如下：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫春丽，梁辉，涂劲，郭胜山，李德玉，钟红，刘彪，张翠然，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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