简要信息

    【获奖类型】应用一等奖
    【任务来源】水利部
    【项目起止时间】2002年10月～2004年10月
    【完成单位】抗震中心
    【主要完成人】陈厚群、吴胜兴、马怀发、丁卫华

    立项背景

    我国是一个多地震国家，特别是当前建设重点所在的西部地区，更是高地震烈度区。抗震安全是我国水利水电建设必须面对的挑战。大坝混凝土动态抗力是当今水利水电工程抗震安全性评价中不可或缺的重要组成部分，但一直是薄弱环节，严重影响到水利水电工程建设抗震安全性的正确评价。
该项研究针对当前我国水利水电工程建设的急需，重点研究了大坝混凝土全级配的动力强度特性。考虑到水利水电工程的特点，以全级配大坝混凝土在不同静态预载下动态强度的研究为重点。

    研究内容

    主要研究内容包括：

    （1）结合小湾拱坝工程的混凝土材料，通过对全级配混凝土试件采用冲击型和变幅三角形循环动载两种加载方式，进行了动态弯拉试验。确认了大坝混凝土材料动态强度在80％极限强度限度内，有随不同静态预载而提高的规律。通过对冲击型和变幅三角形循环动载试验结果的比较，发现地震作用的低周疲劳效应会影响动态强度的提高，但其值的降低并不显著。
    （2）采用宏观和细观力学的方法，对于非均质多相介质的大坝混凝土，同时考虑了应变率效应和损伤演化规律。通过非线性动态数值分析，对其动态强度的增长及其受预加不同静载的影响进行了研究，数值分析结果与试验结果能相互印证。对混凝土在静载及预加不同静载时的动载作用下的破坏过程和机理作出了进一步解释。
    （3）在混凝土三维细观力学分析方面，采用了基于多尺度理论的分析方法，求得颗粒随机分布复合材料的等效力学性能，并进一步提出和论证了工程实用方法的可行性。论证了椭圆形和圆形颗粒对等效特性影响不大的结论。
    （4）为了解混凝土内部细观结构的破坏机理，首次应用了CT技术，对混凝土试件静载作用下的破坏过程，进行了实时观测分析，取得了初步成果，还进行了相应的三维细观力学非线性数值分析比较。发现了进一步应用CT技术研究混凝土细观破坏机理中的问题，为在设备和装置条件具备后进行动态观测试验分析研究创造了条件。

    应用前景及社会经济效益

    研究的方法和技术途径充分体现了科研工作中学科交叉、开放交流、资源共享，优势互补的理念，是证实“产、学、研”结合途径的正确、有效的一个实例。符合胡锦涛同志在视察中科院时提出的：“要充分发挥国家科研机构的骨干和引领作用，充分发挥大学的基础和生力军作用，大力加强国家科研机构、大学、企业等单位之间的合作，进一步形成科技创新的整体合力，加快建设符合社会主义市场经济发展要求和科技创新规律的中国特色国家创新体系”的指示精神。

三维随机球骨料分布模型