高沥青混凝土心墙坝粘弹性模型研究及三维数值分析

摘要

随着施工技术的发展，近年来，沥青混凝土心墙坝碾压式施工在国内外有了很大的应用，并日趋成熟，伴随而来的筑坝高度及筑坝规模也在不但提升。但是，沥青混凝土的基本力学性能目前还不能得到很系统和深入的理解和掌握，将其运用到沥青混凝土心墙坝体中还需要做进一步的研究，比如沥青混凝土材料在防渗性、强度、应力应变及位移等方面的性能问题，至今有很多仍是以经验形式存在，在理论方面存在很大的欠缺，而正是这些未能用理论描述的因素，都将对整个坝体的运行产生各种安全影响，从而作为心墙材料使用的这种沥青混凝土材料，也势必会在心墙坝体施工中难以得到充分的发挥。
　　本文首先结合某在建的高沥青混凝土心墙坝，对现场选定的沥青混凝土原材料的组成进行了分析检测，并通过对实际工程优选的配合比进行室内弯曲蠕变试验，对试验结果通过利用粘弹性四元流体模型理论和Matlab拟合软件进行拟合处理，拟合求出了沥青混凝土材料粘弹性四元流体模型的蠕变性能参数(E1、E2、η2、η3)，从试验的基础上完成了对沥青混凝土材料粘弹性蠕变性能的初步的研究工作。其次，利用有限元计算软件ADINA的二次开发功能，补充编制了沥青混凝土的粘弹性四元流体模型计算模块，为采用ADlNA软件进行高沥青混凝土心墙堆石坝有限元三维数值计算提供必要的理论基础。最后，对高沥青混凝土心墙堆石坝分别运用邓肯．张的E．B模型与二次开发的粘弹性四元流体模型进行三维数值计算，通过对竣工期和蓄水期两种工况进行模拟分析，研究坝体及其心墙内的应力变形的大小及分布规律，通过对比得出两种模型的优劣和二次开发的模型的精确性。
　　本文通过对高沥青混凝土心墙堆石坝的粘弹性模型分析和三维数值计算，尤其是在ADINA有限元软件原有基础上补充开发了粘弹性Burgers蠕变模型计算模块，为今后高沥青混凝土心墙堆石坝粘弹性有限元三维数值计算提供参考和平台。

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目录

1综述

1.1沥青混凝土材料的发展

1.2研究的意义及国内外研究现状

1.3本文主要研究的内容、研究方案及路线

1.4本文主要的创新点及难点

1.5论文研究结构体系

2 沥青混凝土材料选择及配合比确定

2.1心墙沥青混凝土材料选择

2.2心墙沥青混凝土配合比设计

2.3研究初选配合比确定最优参数

2.4本章小结

3粘弹性理论及沥青混凝土弯曲蠕变试验

3.1粘弹性材料简介

3.2数学模型表达式

3.3沥青混凝土弯曲蠕变试验

3.4本章小结

4 高沥青混凝土心墙堆石坝ADINA有限元计算原理

4.1有限元计算原理

4.2采用的本构模型

4.3高沥青混凝土心墙堆石坝ADINA有限元计算

4.4本章小结

5 ADINA粘弹性计算模块二次开发

5.1利用有限元建模实现Buegers蠕变模型

5.2 Burgers蠕变模型子程序的开发

5.3 Burgers蠕变模型子程序

5.4子程序转化为动态链接库文件

5.5 Burgers蠕变模型数值模拟

5.6本章小结

6某沥青混凝土心墙堆石坝三维应力变形有限元分析

6.1某沥青混凝土心墙堆石坝工程概况

6.2某沥青混凝土心墙堆石坝应力变形有限元分析

6.3本章小结

7结论及展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录