文档介绍：土石坝地震永久变形分析方法摘要:如何考虑残余体应变一直是工程及学术界关注的焦点。由于目前尚无一个比较通用的模型和定量标准, 故各种模型的比较及判断其是否适应也很重要。本文对比分析三类分析方法并对每种方法优缺点进行总结,为相似计算提供指导。关键词:土石坝; 地震; 分析方法; 土石坝地震永久变形分析有三类方法。一是以纽马克(, 1965 ) 提出的刚体滑动面假设和屈服加速度概念为基础,建立的滑块位移计算法。二是以舍夫() 和西特() 等提出的应变势概念为基础建立的整体变形计算方法。三是利用弹塑性模型直接求出塑性变形, 即所谓的真非线性分析方法。真非线性分析不论在计算方法还是弹塑性模型建立及参数的确定方面目前尚不成熟。因此, 目前应用较多的仍然是一、二类方法。其中第二类方法中, 若须同时计入残余剪应变和体应变, 由于目前测定残余体应变只能是在坝料浸水饱和时进行, 用此参数进行计算实际上意味坝料是全部浸水饱和情况,这和坝体的实际运用情况并不完全符合。 1 Newmark 滑块分析法 1965 年, 美国学者 Newmark 基于极限平衡理论, 提出了一个用于评价土石坝地震永久滑动变形的分析方法【1】。其基本出发点是: 当滑动面以上土体的加速度超过材料的屈服加速度时, 沿滑动面就会发生滑动。假设滑动变形是由于滑动体沿着最危险滑动面在地震作用下发生瞬态失稳时滑动的位移累积产生的。 Newmark 方法基本步骤(1 )屈服加速度,假定滑动体稳定安全系数 Fs= ,采用拟静力法结合各种常用的极限平衡分析法求解滑动体的屈服加速度。(2 )时程有效加速度,土石坝中预期滑动体上在地震时程中的平均加速度反应称为有效加速度。计算时, 先对坝体进行动力反应分析, 然后求出滑动体上总的水平力,除以滑动体质量,得到时程有效平均加速度。(3 )永久滑动位移,对某一预期滑动土体,当地震引起的有效加速度超过其屈服加速度时, 就认为有滑动位移产生, 其大小由加速度差值的两次积分求得到。许多学者在 Newmark 方法的基础上进行了改进。 Frankin 和 Chang 按照 Newmark 刚塑滑块原理, 利用数条实测地震加速度纪录和人工加速度时程曲线,进行了土石坝坝坡地震滑动位移计算,补充了 Newmark 在 196 5 年报告中的数据, 绘出了不同情况下标准化最大滑动永久位移和最大抗滑地震系数以及最大地震加速度系数之比之间的关系上包线。随后, Markdisi 和 Seed 考虑坝体为非刚性体,运用剪切梁或有限单元法求得坝体的动力反应加速度, 并通过一定数量的算例给出了可供高 30~ 60m 土石坝估计地震永久变形的图表。日本学者渡边启行等用等效谐波地面的运动估计了堆石坝的地震永久位移, 后来又根据堆石坝施工、设计和科研工作经验,提出了堆石坝地震永久位移与地震加速度及等效周数的经验关系。后来, 美国学者 William 在总结前人方法的基础上, 提出了一个独立的计算方法。其基本点是通过逐步积分法进行动力反应谱分析, 假设破坏发生在界限明确的滑动面上, 破坏应力范围以内材料表现为弹性, 超过屈服加速度则发展为完全塑性。屈服加速度由拟静力法求得, 该方法特别强调地震过程中筑坝材料抗剪强度降低对永久变形的重大影响。 2 等价节点力法地震永久变形分析是在完成土石坝静力