【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于损伤评价，具体涉及一种水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法。
技术介绍
1、水库大坝作为大型公共设施遭受爆炸荷载破坏的风险较大，且大坝的坍塌会造成大坝下游地区产生悲剧，也会造成财产损失和生态环境破坏。鉴于此，对大坝进行抗爆性能方面的研究刻不容缓，然而关于水下爆炸荷载作用下混凝土重力坝的破坏试验研究极为匮乏。
2、目前，大多数学者采用离心机模型试验方法和数值模拟的方法探究混凝土重力坝在爆炸作用下的破坏特性，例如huang xieping,kong xiangzhen,hu jing,et al.failuremodes of concrete gravity dam subjected to near-field underwater explosion:centrifuge test and numerical simulation[j]通过小型离心机试验和数值模拟的方法，对比分析水下近场爆炸下大坝的破坏模式；pan xinhao,wang gaohui,lu wenbo,etal.blast performance and damage evaluation of high arch dams subjected tofar-field underwater explosions:consideration of joints[j]对拱坝的缩尺模型进行水下远场爆炸试验，分析高拱坝的非线性动力响应和破坏过程；wang gaohui,liu aobo,lu wenbo,et al.failure modes
3、目前也有一些学者对坝体的毁伤程度进行评价，例如wang xiao-hua,zhang she-rong,wang chao,et al.blast-induced damage and evaluation method of concretegravity dam subjected to near-field underwater explosion[j].研究了大坝在水下爆炸作用下的破坏机理，提出了预测大坝爆破振动的建议公式，并提出评估大坝爆破损伤的优化准则；zhao xiaohua,wang gaohui,lu wenbo,et al.effects of close proximityunderwater explosion on the nonlinear dynamic response of concrete gravitydams with orifices[j].提出了一种评估拱坝遭受水下爆炸后局部破坏程度的损伤指标，采用损伤指数对坝体中部、堆载孔和坝肩进行局部损伤评估。
4、但是由于坝体结构在水下爆炸下的损伤机理尤为复杂，且涉及爆炸冲击下坝体局部损伤和整体振动的失稳破坏，现有的数值模拟或单个因素的模拟试验难以全面的评价大坝的损伤情况。因此，有必要深入探究多因素水下爆炸荷载下混凝土重力坝的损伤特性并提供一种更为全面的损伤预测方法。
技术实现思路
1、针对目前混凝土重力坝爆炸损伤预测存在的缺陷和问题，本专利技术提供一种水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：一种水下爆炸荷载下重力坝损伤预测方法，包括以下步骤：
3、s1、选取混凝土重力坝的典型坝段，确定水下爆炸荷载下对混凝土重力坝造成损伤的影响因素，所述影响因素包括爆炸参数、炸药材料参数、水体材料参数、空气材料参数、混凝土材料参数；采用ale算法进行不同爆炸参数对混凝土重力坝的损伤模拟，测定不同爆炸参数下混凝土重力坝垂直方向上处于最低的裂缝距爆心的距离h、沿河流方向贯穿坝体最深的裂缝的水平投影l0；
4、s2、计算不同爆炸荷载下重力坝的开裂深度比和开裂角，
5、
6、式中：d为开裂深度比，l0为裂缝的水平投影，l为水平方向上坝体的截面高度；r为起爆距离；
7、s3、以坝体开裂角为横坐标、坝体开裂深度比为纵坐标，建立不同爆炸荷载下开裂深度比与开裂角的非线性拟合曲线，
8、d＝m×θn
9、s4、根据重力坝损伤程度等级划分标准在拟合曲线上找到轻度损伤、中度损伤和重度损伤所对应的开裂角，依据坝体开裂角数据完成坝体的损伤程度预测。
10、上述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，损伤程度等级划分标准为：
11、轻度损伤：混凝土重力坝出现一定的损伤区，同时坝体的裂缝也较少，且裂缝的最大开裂深度不超过同高程坝体厚度的1/3；
12、中度损伤：混凝土重力坝损伤区面积进一步扩大，裂缝的最大开裂深度大于同高程坝体厚度的1/3但不超过同高程坝体厚度的2/3；
13、重度损伤：混凝土重力坝损伤区很大，裂缝的最大开裂深度大于同高程坝体厚度的2/3。
14、上述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，步骤s1中所述爆炸参数包括炸药当量ω、起爆距离r、起爆深度h；所述炸药材料参数包括炸药密度ρ1、单位体积内能ed、爆速v，爆炸产物膨胀系数γ；所述水体材料参数包括水体密度ρ2；所述空气材料参数包括空气密度ρ3、声速c3；混凝土材料参数包括混凝土密度ρ4、抗压强度σ、泊松比δ。
15、上述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，还包括基于量纲分析以混凝土重力坝垂直方向上处于最低的裂缝距爆心的距离h为因变量，以影响因素为自变量，构建损伤表征函数表达式
16、{h}＝f(ω，r，h，ρ1，ed，v，γ，ρ2，ρ3，c3，ρ4，σ，δ)。
17、上述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，针对爆炸因素参数，以mlt量纲对坝体的损伤模式进行分析，得到各物理量的量纲幂次系数，选取炸药当量ω、炸药密度ρ1和爆轰速度v为基本参考物理量，根据п理论和量纲分析得到无量纲自变量，采用无量纲自变量将表征函数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：损伤程度等级划分标准为：
3.根据权利要求1所述水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：步骤S1中所述爆炸参数包括炸药当量ω、起爆距离R、起爆深度H；所述炸药材料参数包括炸药密度ρ1、单位体积内能Ed、爆速v，爆炸产物膨胀系数γ；所述水体材料参数包括水体密度ρ2；所述空气材料参数包括空气密度ρ3、声速C3；混凝土材料参数包括混凝土密度ρ4、抗压强度σ、泊松比δ。
4.根据权利要求3所述水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：还包括基于量纲分析以混凝土重力坝垂直方向上处于最低的裂缝距爆心的距离h为因变量，以影响因素为自变量，构建损伤表征函数表达式
5.根据权利要求4所述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：针对爆炸因素参数，以MLT量纲对坝体的损伤模式进行分析，得到各物理量的量纲幂次系数，选取炸药当量ω、炸药密度ρ1和爆轰速度v为基本参考物理量，根据П理论和量纲分析
...【技术特征摘要】
1.一种水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：损伤程度等级划分标准为：
3.根据权利要求1所述水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：步骤s1中所述爆炸参数包括炸药当量ω、起爆距离r、起爆深度h；所述炸药材料参数包括炸药密度ρ1、单位体积内能ed、爆速v，爆炸产物膨胀系数γ；所述水体材料参数包括水体密度ρ2；所述空气材料参数包括空气密度ρ3、声速c3；混凝土材料参数包括混凝土密度ρ4、抗压强度σ、泊松比δ。
4.根据权利要求3所述水下爆炸荷载下的重力坝损伤预测方法，其特征在于：还包括基于量纲分析以混凝土重力坝垂直方向上处于最低的裂缝距爆心的距...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹克磊，张建伟，付乔峰，黄虎，孙奔博，黄锦林，代书博，石天乐，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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