混凝土大坝在水下爆炸作用下的动力响应分析

摘要

为了研究混凝土大坝在水下爆炸冲击荷载作用下的应力分布和动力响应，利用ANSYS/LS-DYNA软件建立大坝结构爆炸数值分析模型，包括炸药、水介质、空气介质、坝体混凝土、岩石五个部分。选取底宽60 m、高85 m的大坝作为研究对象，考虑爆炸荷载作用下混凝土大变形和高应变的影响，采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏和塑性变形，研究了不考虑重力和考虑重力的两种模型条件下可能的破坏模式和破坏机理。数值模拟得到爆炸后大坝的应力分布，进而选取4个典型位置点研究其位移时程和压强时程。研究表明：爆炸初始产生的缺口是冲击波扩散的起点，冲击波会发生多次反射，爆炸初始时最大应力可超过50 MPa,之后在10～30 MPa之间震荡。各个典型位置均在第1次反射时达到最大峰值压力，可将第1个反射压力作为弧面板的爆炸冲击荷载；最大von Mises应力出现在爆源附近的缺口以及坝坡转角等易发生应力集中处；典型位置的位移与距离炸药位置呈负相关；重力产生的位移和压力对爆炸响应起抵抗作用，但最大von Mises应力无显著区别。

关键词

大坝 / 水下爆炸 / 动力响应 / 显示动力分析