[发明专利]一种沥青混凝土心墙抗拉裂的可靠度计算方法

说明书

本发明公开了一种沥青混凝土心墙抗拉裂的可靠度计算方法，首先统计心墙邓肯张E‑B模型参数，得到心墙邓肯张E‑B模型参数经验区间，总结心墙邓肯张E‑B模型参数及土石坝上游水位平均值、标准差、变异系数及分布类型；以心墙最大横向拉应变为目标变量，设计心墙参数全局单因素敏感性计算方案；针对工程实例建立土石坝三维有限元计算模型；依据计算方案进行敏感性分析，得到高敏感性参数；联合高敏感性参数与水位构建混合均匀设计试验；最后根据混合均匀设计试验计算结果，拟合基于心墙最大横向拉应变的响应面显示表达式；进行心墙抗拉裂可靠度计算。本发明解决了现有技术中存在的基于应力进行可靠度计算精度低的问题。

技术领域

本发明属于土石坝可靠度计算技术领域，具体涉及一种沥青混凝土心墙 抗拉裂的可靠度计算方法。

背景技术

近年来，由于水工沥青混凝土心墙具有防渗性好、施工速度快、较强的 适应变形能力、良好的可塑性等优点，坝工界越来越多坝体选择沥青混凝土 心墙坝。其中已建成或者即将建设的沥青混凝土心墙坝100余座。其中具有 代表性的沥青混凝土心墙坝有：125m冶勒沥青心墙堆石坝、105m三峡茅坪 溪沥青心墙坝等，但是对150m级以上土石坝心墙可靠性还存在一些疑虑。 沥青混凝土心墙属于薄层结构，坝高增加，满蓄时心墙扰度值变大，受侧向 力作用影响较明显，与此同时受河谷形状的影响，尤其是狭窄河谷，沿坝轴 线方向纵向拱效应会致使横向应变加剧，而当心墙变形超过了其极限拉伸应 变(应力)时则会产生拉伸裂缝，破坏大坝结构安全。现有的可靠度计算模 型更多的是基于应力建立，研究表明，有限元的应力计算误差要比变位的计 算误差大一个数量级，由大量统计资料归纳得出的应变判据来判别坝体是否 产生裂缝显得更为合理。在诸多工程建设背景条件下，基于应变开展百米级 沥青混凝土心墙可靠度分析，解决工程实际问题，保证工程建设安全至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种沥青混凝土心墙抗拉裂的可靠度计算方法，解 决了现有技术中存在的基于应力进行可靠度计算精度低的问题。

本发明所采用的技术方案是，沥青混凝土心墙抗拉裂的可靠度计算方法， 具体按照以下步骤实施：

步骤1、统计心墙邓肯张E-B模型参数，得到心墙邓肯张E-B模型参数 经验区间，总结心墙邓肯张E-B模型参数及土石坝上游水位平均值、标准差、 变异系数及分布类型；

步骤2、结合步骤1得到的心墙参数经验区间，以心墙最大横向拉应变 为目标变量，设计心墙参数全局单因素敏感性计算方案；

步骤3、针对工程实例建立土石坝三维有限元计算模型；

步骤4、依据计算方案进行敏感性分析，得到高敏感性参数；

步骤5、联合高敏感性参数与水位构建混合均匀设计试验；

步骤6、根据混合均匀设计试验计算结果，拟合基于心墙最大横向拉应 变的响应面显示表达式；

步骤7、进行心墙抗拉裂可靠度计算。

本发明的特点还在于，

步骤1中，确定心墙邓肯张E-B模型参数：初始弹性模量基数K、摩擦 角心墙破坏比R_f、弹性模量指数n、粘聚力c、初始体积模量基数K_b、 体积模量指数m、卸荷-再加载弹性模量基数K_ur，K，n，R_f，c，K_b和m 均由常规的三轴试验成果整理得到，其中破坏比R_f、切线弹性模量E、切线 体积模量B_t、摩擦角计算公式如下：

定义破坏比R_f为破坏时的主应力差与主应力差渐近值的比值，R_f值小于 1.0，具体为：