地震作用下钢筋混凝土水闸非线性损伤破坏机理研究Research on nonlinear damage and failure mechanism of reinforced concrete sluice under earthquake action
宋力,郭博文,范冰,刘智,孙帅龙
摘要(Abstract)：
针对目前钢筋混凝土水闸结构抗震分析中存在的缺陷，建立了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤分析方法，并以某VIII度区内防洪闸工程为例，研究了水闸结构在地震作用下的动力响应、损伤破坏范围与程度等，揭示了水闸-地基-水体系统非线性地震损伤破坏机理。结果表明：(1)该方法考虑了无限地基辐射阻尼效应、混凝土动态损伤、钢筋混凝土黏结滑移作用以及水体和水闸结构间流固耦合作用等因素影响，较为真实地反应了地震作用下钢筋混凝土水闸受力状态，并通过与其他方法计算结果对比，验证了建立方法的准确性；(2)地震作用下排架柱与闸墩连接部位出现混凝土损伤，损伤区域基本覆盖排架柱横截面，且最大损伤值已达到了0.659,此时混凝土基本处于损伤破坏状态；(3)随着地震历时的增加，闸室结构排架柱折角处开始出现混凝土损伤，且损伤数值和区域持续增大，当损伤区域贯穿整个排架柱横截面时，可认为闸室结构已发生震损破坏。
关键词(KeyWords)： 钢筋混凝土水闸;数值模拟;非线性;流固耦合;损伤破坏机理
基金项目(Foundation):
作者(Author): 宋力,郭博文,范冰,刘智,孙帅龙
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2025.S1.045
参考文献(References)：
- [1] 郭博文，范冰，宋力，等.开敞式防洪闸闸室结构抗震安全分析及加固措施研究[J].人民黄河，2024,46(4):153-156,162.
- [2] 韩玉龙.开敞式防洪闸闸室结构抗震能力分析[D].郑州：华北水利水电大学，2022.
- [3] 朱庆华，顾美娟.水闸闸室抗震动力分析及措施[J].水电能源科学，2012,30(1):114-116,208.
- [4] 殷晓曦，张强.软弱地基上井字梁底板式水闸的有限元分析[J].水利水电技术，2016,47(3):39-41,46.
- [5] 张宇，李同春，齐慧君.软土地基水闸底板有限元分析的桩基模拟方法[J].水利水电技术，2020,51(6):65-71.
- [6] 张海龙.影堂水闸结构的静动力计算分析[D].郑州：郑州大学，2013.
- [7] 樊彦君.涵洞式水闸动力响应分析[D].郑州：华北水利水电大学，2016.
- [8] 杨启龙，白莉萍，耿亮.波动输入方法及其在水闸工程中的应用[J].华东交通大学学报，2014,31(1):130-134.
- [9] 郭博文，常芳芳，李娜，等.拦河闸闸室结构抗震安全复核研究[J].人民黄河，2021,43(S1):19-22.
- [10] 郭博文，鲁立三，王荆，等.基于有限元法的跌水闸闸室结构抗震安全复核研究[J].中国农村水利水电，2021(7):155-160.
- [11] 郭博文，鲁立三，王荆，等.渭河拦河闸闸室抗震安全复核[J].南水北调与水利科技(中英文),2021,19(5):1024-1031,1040.
- [12] 韩菲，辛全才，赵金莹，等.水闸结构的地震响应时程分析[J].人民黄河，2009,31(4):116-117.
- [13] 刘际雨，邓利玲，陈敬学.于曹闸结构地震动时程响应研究[J].科学技术与工程，2012,12(16):4034-4036.
- [14] 许新勇，康迎宾，罗全胜.洹河景观水闸工程抗震安全评价研究[J].人民黄河，2012,34(8):147-148.
- [15] ASLANI F,JOWKARMEIMANDI R.Stress-strain model for concrete under cyclic loading[J].Magazine of Concrete Research,2012,64(8):673-685.
- [16] 韦未，李同春.一种新的用于各向同性损伤模型的四参数等效应变[J].工程力学，2005,22(6):91-96.
- [17] 刘智，赵兰浩，吴晓彬，等.循环荷载下考虑滞回效应的混凝土损伤模型[J].工程科学与技术，2020,52(4):117-123.
- [18] ZHAO L H,ZHANG W,BAI X,et al.Single spring joint element based on the mixed coordinate system [J].Mathematical Problems in Engineering,2015,18:1-16.
- [19] 刘智，赵兰浩，吴晓彬，等.基于动态黏结滑移性能的钢筋混凝土分离式模型研究[J].振动与冲击，2021,40(2):1-8,48.
- [20] 中华人民共和国住房城乡建设部.混凝土结构设计规范：GB 50010—2010 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
- [21] 滕智明，邹离湘.反复荷载下钢筋混凝土构件的非线性有限元分析[J].土木工程学报，1996(2):19-27.