P波空间斜入射下沥青混凝土面板堆石坝响应特性及面板破坏评价

摘要

地震波入射方位和斜入射角度对于沥青混凝土面板堆石坝地震响应结果有着显著影响。本文从地震动传播机制出发，基于波场叠加原理，推导了P波以任意入射方位角和斜入射角空间斜入射下弹性半空间自由场计算公式，建立了P波空间斜入射波动输入模型。以不同应变率下的沥青混凝土单轴动态拉伸试验结果为基础，提出了考虑抗拉强度随应变率实时变化的沥青混凝土面板破坏评价方法。考虑16种不同入射方位角和斜入射角下的P波空间斜入射工况，从面板应力和加速度两方面分析了入射方位角和斜入射角对某实际沥青混凝土面板地震响应特性的影响，并进行了沥青混凝土面板的抗拉破坏评价，分析了静态评价方法与动态评价方法的差异。结果表明：所建立的P波空间斜入射波动输入模型能够准确模拟半空间自由场，波动输入数值解与解析解符合良好；与垂直输入射相比，面板顺水流向、垂直水流向加速度峰值最大分别增加135.9%和92.7%，竖向加速度峰值最大减少68.3%；空间斜输入导致面板动应力增大，主拉应力和主压应力最大分别增加3.6倍和2.7倍，忽略入射方位角和斜入射角可能会严重低估面板的地震响应。传统将静态强度提高30%作为动态强度的面板抗拉破坏判别方法过于严格，本文提出的考虑应变率效应的沥青混凝土面板破坏评价方法较为符合实际。

关键词

沥青混凝土面板堆石坝 / 空间斜入射 / 地震响应 / 抗拉破坏

基金资助

国家自然科学基金重点项目（52039008）; 陕西省自然科学基础研究计划项目（2022JM–276）; 陕西省教育厅青年创新团队科研计划项目（22JP052）