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大壩安全監(jiān)控指標(biāo)理論及方法分析

文檔作者：李占超侯會(huì)靜文檔來(lái)源： 1．河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．河海大學(xué)水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月02日
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水力發(fā)電 第36卷第5期
2010年5月
大壩安全監(jiān)控指標(biāo)理論及方法分析
李占超112，侯會(huì)靜
(1．河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210098；
2．河海大學(xué)水資源高效利用與工程安全國(guó)家工程研究中心，江蘇南京 210098)
摘要：大壩安全監(jiān)控指標(biāo)是監(jiān)控大壩安全與否的關(guān)鍵指標(biāo)，現(xiàn)有的監(jiān)控指標(biāo)擬定方法主要有數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、極限狀
態(tài)法、結(jié)構(gòu)分析法等。在對(duì)這些方法的基本原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，提出了一些建議，即大壩安全監(jiān)控指標(biāo)的
擬定需要與大壩的失效破壞模式聯(lián)系起來(lái)，確定與此模式相應(yīng)的安全極限狀態(tài)，并建立相應(yīng)的各級(jí)安全監(jiān)控指標(biāo)。
分析大壩失效模式的理論有風(fēng)險(xiǎn)分析、可靠度分析等。
關(guān)鍵詞：大壩安全；監(jiān)控指標(biāo)；失效模式
Theory and M ethods on Dam Safety M onitoring Indexes
Li Zhanchao ·2 Hou Huijing’
(1．State Key Laboratory of Hydrology—Water Resources and Hydraulic Engineering，Hohai University，Naming Jiangsu
210098；2．National Engineering Research Center of W ater Resources Efficient Utilization and Engineering Safety，
Hohai University，Nanjing Jiangsu 210098)
Abstract：At present，the dam safety indexes are mainly developed by mathematical statistics method，limit state method，
structural analysis method and others．The basic principles of these methods were analyzed．It is suggested that the
formulation of dam safety monitoring indexes need to be connected with the failure mode of dams and the corresponding
safety limit state．The theories to analyze the failure mode of dams include risk analysis and reliability analysis．
Key Words：dam safety；monitoring index；failure mode
中圖分類號(hào)：Tv39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0559—9342(2010)05一oo64一o4
安全監(jiān)控指標(biāo)是監(jiān)控大壩安全的關(guān)鍵指標(biāo)，它
不僅可以快速地判斷大壩的安全性態(tài)， 而且給大壩
管理帶來(lái)極大的方便， 對(duì)于監(jiān)控和保證大壩的安全
運(yùn)行及評(píng)價(jià)大壩的工作性態(tài)具有重要意義。特別是
法國(guó)馬爾帕塞(Malpasset) 拱壩和意大利瓦依昂
(Vaiont)拱壩分別于1959年12月2日潰決和1964
年10月9日失事以后，壩工界對(duì)安全監(jiān)控指標(biāo)更是
加大了重視程度。然而現(xiàn)有的安全監(jiān)控指標(biāo)擬定方
法還存在不少問(wèn)題，最為突出的就是沒(méi)有緊密聯(lián)系
大壩結(jié)構(gòu)本身的安全狀態(tài)，從而導(dǎo)致在對(duì)大壩結(jié)構(gòu)
進(jìn)行安全評(píng)估時(shí)困難重重。為此，本文在總結(jié)現(xiàn)有
大壩安全監(jiān)控指標(biāo)擬定的理論及方法的基礎(chǔ)上，指
出存在的主要問(wèn)題，探索解決途徑。
1 大壩安全監(jiān)控指標(biāo)研究現(xiàn)狀
在大壩安全監(jiān)控指標(biāo)方面， 國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)
者都進(jìn)行了深人的研究。吳中如、顧沖時(shí)、鄭東健
等根據(jù)原型觀測(cè)資料反饋大壩的安全監(jiān)控指標(biāo)， 系
圈WaterPower Vo1．36．No．5
統(tǒng)地提出了建立安全監(jiān)控指標(biāo)的理論和方法， 如小
概率法、極限狀態(tài)法、結(jié)構(gòu)分析法等，并成功地應(yīng)
用于佛子嶺大壩和龍羊峽大壩【 -8]；魏德榮詳細(xì)論述
了大壩安全監(jiān)控指標(biāo)的含義、制定安全監(jiān)控指標(biāo)的
意義、基本原則以及制定大壩施工階段和首次蓄水
階段及運(yùn)行階段安全監(jiān)控指標(biāo)的方法I91；李民、李珍
照等根據(jù)荷載的可能不利組合， 計(jì)算出相應(yīng)的壩體
變形上、下限值，進(jìn)而提出壩體變形的監(jiān)控指標(biāo)【’01；
李步娟等對(duì)重力壩在運(yùn)行期間變形極限監(jiān)控指標(biāo)的
表達(dá)公式、計(jì)算方法等作了有益的探 “1。最近幾年，
借助于先進(jìn)的理論和方法，許多學(xué)者在大壩安全監(jiān)
收稿日期：2009—09—15
基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50539010)．國(guó)家科技
支撐計(jì)劃課題項(xiàng)目(2006BAC14B03)； 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目
(50809025，50879024)； 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目
(20070294023)
作者簡(jiǎn)介：李占超(1985一)，男， 河南開封人，博士研究生，
研究方向?yàn)榇髩伟踩O(jiān)控．
子口^【望，可：／ ＼ 義土血 佃'lVJ、莊 匕 0‘／J ，厶 J’
控指標(biāo)的擬定方面進(jìn)行了深入研究。例如：叢培江
等利用最大熵原理推導(dǎo)了大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的熵概率密
度函數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上給出了大壩安全監(jiān)控指標(biāo)
擬定的最大熵法ll21；姚惠芹等根據(jù)強(qiáng)度儲(chǔ)備有限元
法的計(jì)算成果． 建立相應(yīng)的安全監(jiān)控指標(biāo)并應(yīng)用到
飛來(lái)峽土壩l13】： 谷艷昌等把蒙特卡羅方法引入大壩
安全監(jiān)控指標(biāo)擬定中，結(jié)合大壩原型觀測(cè)資料并考
慮了基本變量的隨機(jī)性．建立了擬定高拱壩變形監(jiān)
控指標(biāo)的蒙特卡羅方法㈣。
在實(shí)際工程中．估計(jì)安全監(jiān)控指標(biāo)是一個(gè)相當(dāng)
復(fù)雜的問(wèn)題．需要根據(jù)大壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)異
特征， 用各種方法進(jìn)行綜合分析論證?？茖W(xué)合理的
安全監(jiān)控指標(biāo)能正確綜合分析和評(píng)價(jià)大壩的安全狀
況，現(xiàn)階段監(jiān)控指標(biāo)包括變形、應(yīng)力、揚(yáng)壓力、滲
流量等．其中揚(yáng)壓力和應(yīng)力的監(jiān)控指標(biāo)可以依據(jù)規(guī)
范擬定， 滲流量可以依據(jù)有關(guān)流體力學(xué)理論結(jié)合監(jiān)
測(cè)資料擬定， 而變形監(jiān)控指標(biāo)的擬定則比較復(fù)雜，
因?yàn)榇髩蔚膲胃?、壩型、筑壩材料、地形地質(zhì)條件
以及運(yùn)行方式等不同，各座大壩及各個(gè)壩段的變形
監(jiān)控指標(biāo)也不相同， 需要依據(jù)壩體結(jié)構(gòu)本身的實(shí)測(cè)
資料進(jìn)行全面深入的正反分析才能擬定。并且由于
壩體變形可以反映壩體結(jié)構(gòu)的整體安全狀態(tài)，從而
成為大壩監(jiān)控指標(biāo)研究的重點(diǎn)。下面對(duì)當(dāng)前工程中
常用的置信區(qū)間法、典型監(jiān)控效應(yīng)量的小概率法、
極限狀態(tài)法、結(jié)構(gòu)分析法 t 】進(jìn)行詳細(xì)分析。
2 置信區(qū)間估計(jì)法
該方法在國(guó)內(nèi)外被普遍采用，其基本原理是統(tǒng)
計(jì)理論的小概率事件。即根據(jù)以往的觀測(cè)資料，用
統(tǒng)計(jì)理論(如回歸分析等)或有限單元法進(jìn)行計(jì)算，
建立監(jiān)測(cè)效應(yīng)量與荷載之間的數(shù)學(xué)模型(如統(tǒng)計(jì)模
型、確定性模型或混合模型等)，并用這些模型計(jì)算
在各種荷載作用范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)量 與實(shí)測(cè)值E的差
值． 若該差值有1一 的概率落到置信帶(A=+io-)
范圍之內(nèi) 而且測(cè)值過(guò)程無(wú)明顯趨勢(shì)性變化， 則認(rèn)
為大壩運(yùn)行正常； 反之則認(rèn)為是異常的。此時(shí)， 相
應(yīng)的監(jiān)測(cè)效應(yīng)量的監(jiān)控指標(biāo)E ：E±△。在利用置信
區(qū)間法時(shí)，應(yīng)用實(shí)測(cè)資料建立效應(yīng)量與荷載之間的
數(shù)學(xué)模型的好壞， 直接影響到對(duì)效應(yīng)量的預(yù)測(cè)值，
從而影響對(duì)大壩安全狀態(tài)的評(píng)價(jià)； 另一方面， 置信
區(qū)間的選擇同樣對(duì)大壩安全評(píng)價(jià)有著顯著影響。
置信區(qū)間法簡(jiǎn)單、易于掌握，但存在著以下不
足：① 如果大壩沒(méi)有遭遇過(guò)最不利荷載組合或資料
系列較短．則利用以往監(jiān)測(cè)效應(yīng)量的資料系列建立
的數(shù)學(xué)模型只能用來(lái)預(yù)測(cè)大壩遭遇荷載范圍內(nèi)的效
應(yīng)量． 其值不一定是包括最不利荷載組合在內(nèi)的警
戒值；② 資料系列不同，分析計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差
也不同，而在計(jì)算置信帶△ 時(shí)，i的取值還沒(méi)有完
整的理論可依據(jù)，使i值的選取帶有一定的任意性；
⑧ 對(duì)實(shí)測(cè)資料分析時(shí)所建立的數(shù)學(xué)模型不同，對(duì)監(jiān)
控指標(biāo)的影響較大；④ 置信區(qū)間法沒(méi)有聯(lián)系大壩失
事的原因和機(jī)理， 物理概念不明確．也沒(méi)有聯(lián)系大
壩的重要性(等級(jí)和級(jí)別)。在使用置信區(qū)間方法時(shí)，
還需要重視的問(wèn)題是殘差序列有無(wú)趨勢(shì)性變化。當(dāng)
趨勢(shì)性變化較大且尚未穩(wěn)定時(shí)， 不宜采用數(shù)學(xué)模型
建立監(jiān)控模型。因此，置信區(qū)間法只能作為建立大
壩安全監(jiān)控指標(biāo)的一個(gè)輔助方法，需要與其他方法
結(jié)合才能對(duì)大壩的安全狀態(tài)進(jìn)行判定。
3 典型監(jiān)控效應(yīng)量B~JJ＼概率法
在實(shí)測(cè)資料中， 根據(jù)不同壩型和大壩的具體情
況，選擇不利荷載組合時(shí)的監(jiān)測(cè)效應(yīng)量E 或它們的
數(shù)學(xué)模型中的各個(gè)荷載分量(即典型監(jiān)測(cè)效應(yīng)量)。
并認(rèn)為E 為隨機(jī)變量， 每年有一個(gè)子樣， 因此得
到樣本 ={Em．，E ，? ，E }。對(duì)樣本空間E用統(tǒng)計(jì)檢
驗(yàn)法(如A—D法、K—S法)進(jìn)行分布檢驗(yàn)， 得其概
率密度函數(shù)f(E) 的分布函數(shù)f ( )，確定失事概
率 后， 即可求得相應(yīng)水平的監(jiān)控指標(biāo)Em=F- (E，
O- ， )。在使用小概率法建立安全監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，典型
監(jiān)測(cè)效應(yīng)量E 的選取是關(guān)鍵， 應(yīng)根據(jù)各座大壩的
具體情況， 選擇不利于強(qiáng)度和穩(wěn)定的荷載組合所對(duì)
應(yīng)的監(jiān)測(cè)效應(yīng)量E 或者它們的各個(gè)分量來(lái)構(gòu)成樣
本。例如對(duì)于拱壩和連拱壩．一般是在高水位和低
溫荷載組合下產(chǎn)生的應(yīng)力最大，對(duì)強(qiáng)度不利； 而在
高水位和高溫組合下，拱圈軸力最大，對(duì)穩(wěn)定不利。
不能不加分析地將每年的變形極值作為E 因?yàn)榇?
壩變形受到多種因素影響(水壓力、溫度、時(shí)效
等)， 是各個(gè)因素的組合效應(yīng)， 當(dāng)發(fā)生極值變形時(shí)，
大壩和地基的強(qiáng)度或穩(wěn)定并不一定是不利工況。
小概率法的不足之處是：① 小概率法定性聯(lián)系
了對(duì)強(qiáng)度和(或)穩(wěn)定不利的荷載組合所產(chǎn)生的效
應(yīng)量．并根據(jù)以往觀測(cè)資料來(lái)估計(jì)監(jiān)控指標(biāo)， 但只
有當(dāng)觀測(cè)資料系列較長(zhǎng)，且真正遭遇較不利荷載組
合時(shí)。該方法估計(jì)的監(jiān)控指標(biāo)才接近極值，否則只
能是現(xiàn)行荷載條件下的極值；② 失事概率 的確定
還沒(méi)有規(guī)范可循 具有一定的經(jīng)驗(yàn)性 并且對(duì)于樣
本 的選擇也帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性： ⑧ 該方法沒(méi)有定
量地聯(lián)系大壩本身強(qiáng)度和穩(wěn)定控制條件。
小概率法和置信區(qū)問(wèn)估計(jì)法的理論基礎(chǔ)均為統(tǒng)
計(jì)理論中的小概率事件．小概率法在結(jié)構(gòu)安全監(jiān)控
領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，但是如何定量地把失效
概率與結(jié)構(gòu)安全聯(lián)系在一起。以及當(dāng)結(jié)構(gòu)處于不同
I['ater Power Vo1．36．No．5 固
的安全狀態(tài)時(shí)如何調(diào)整失效概率，仍然是一個(gè)值得
深入研究的課題。
4 極限狀態(tài)法
極性狀態(tài)法認(rèn)為： 大壩每一種失事模式對(duì)應(yīng)于
相應(yīng)的荷載組合．失事主要?dú)w結(jié)為強(qiáng)度、穩(wěn)定和裂
縫等形式的破壞， 其極限方程為R—S≥0，其中尺
為不同工作階段的抗力，對(duì)強(qiáng)度條件為不同丁作階
段的允許拉壓應(yīng)力。對(duì)穩(wěn)定條件為不同丁作階段的
抗滑力，對(duì)裂縫為斷裂韌度；S為不同荷載組合下
的效應(yīng)量， 對(duì)強(qiáng)度條件為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力， 對(duì)穩(wěn)定
條件為滑動(dòng)力，對(duì)裂縫為應(yīng)力強(qiáng)度因子。根據(jù)計(jì)算
S和 方法的不同。用極限平衡條件估計(jì)監(jiān)控指標(biāo)
的方法可歸納為安全系數(shù)法、一階矩極限狀態(tài)法、
二階矩極限狀態(tài)法。各個(gè)方法的基本原理詳見(jiàn)文獻(xiàn)
【7】。
利用極限狀態(tài)法建立大壩安全監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，定
量地聯(lián)系了大壩強(qiáng)度和穩(wěn)定約束條件，在物理概念
上合理。通常安全系數(shù)法確定的監(jiān)控指標(biāo)具有一定
的安全余度，在大壩遭遇不利荷載組合時(shí)， 該方法
估計(jì)的監(jiān)控指標(biāo)是警戒值。而一階矩和二階矩極限
狀態(tài)法所得到的監(jiān)控指標(biāo)為效應(yīng)量的極值．并且二
階矩極限狀態(tài)法還考慮了S和 的隨機(jī)性?？梢?jiàn)
極限狀態(tài)法建立大壩安全監(jiān)控指標(biāo)與壩體結(jié)構(gòu)本身
關(guān)系密切，并且也充分考慮了壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定等力
學(xué)約束條件，應(yīng)是以后建立監(jiān)控指標(biāo)的一個(gè)重要方
法。
在使用極限狀態(tài)法建立安全監(jiān)控指標(biāo)時(shí)．不同
的安全狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的極限狀態(tài)的選取是關(guān)鍵。在強(qiáng)
度方面，通常是根據(jù)點(diǎn)破壞準(zhǔn)則進(jìn)行判斷， 即： 大
壩因強(qiáng)度不足而破壞是由于拉應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致壩踵開
裂， 壓應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致壩肩、壩體屈服甚至壓潰，剪
應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致壩肩、基巖沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)等原因
造成的。通過(guò)極限狀態(tài)下的抗力和設(shè)計(jì)荷載作用效
應(yīng)的比較，確定結(jié)構(gòu)是否進(jìn)入強(qiáng)度破壞狀態(tài)。但是
個(gè)別點(diǎn)甚至局部的強(qiáng)度不足，并不一定影響大壩的
安全和正常工作。計(jì)算模型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力集
中現(xiàn)象等，均對(duì)壩體的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果有較大影響。
在穩(wěn)定方面，通常是利用整體滑動(dòng)破壞準(zhǔn)則。但是
在利用該準(zhǔn)則時(shí)必須事先給定滑動(dòng)面． 而且只有在
平面或圓弧面時(shí)計(jì)算結(jié)果才合理和唯一。因此，該
方法的運(yùn)用仍然存在許多困難。
5 結(jié)構(gòu)分析法
依據(jù)大壩安全條例和監(jiān)測(cè)規(guī)范， 大壩的安全狀
態(tài)分正常、異常和險(xiǎn)情三大類。與此同時(shí)。根據(jù)大
圈WaterPower Vo1．36．No．5
壩的結(jié)構(gòu)性態(tài)也可分彈性、彈塑性和失穩(wěn)破壞3個(gè)
階段。因此，安全監(jiān)控指標(biāo)也可以相應(yīng)地分為一、
二、三級(jí)。
一級(jí)指標(biāo)的控制標(biāo)準(zhǔn)為： 強(qiáng)度 ≤『o-d，or?！?
[o-J；穩(wěn)定K≥[ 】。
二級(jí)指標(biāo)的控制標(biāo)準(zhǔn)為： 強(qiáng)度O't≤ lR’ ≤
or 穩(wěn)定 ≤尺。T2；抗裂K ≤[KJ。
二三級(jí)指標(biāo)的控制標(biāo)準(zhǔn)為： 強(qiáng)度 。≤ ?！?
穩(wěn)定F≤月 。。其中，Dr ， 分別為不利荷載工
況下在控制部位的計(jì)算拉壓應(yīng)力； 】， ， 分
別為材料的允許拉應(yīng)力、抗拉屈服強(qiáng)度和強(qiáng)度極限；
『o-J，Or" ，O- 分5；U為材料的允許抗壓強(qiáng)度、抗壓屈
服強(qiáng)度和強(qiáng)度極限；，為對(duì)應(yīng)不利荷載組合時(shí)， 滑
裂面上的滑動(dòng)力；R ，尺 。分別為對(duì)應(yīng)滑動(dòng)面上材
料的抗剪切強(qiáng)度(c， 處于屈服和強(qiáng)度極限時(shí)的抗滑
力；K， 分別為對(duì)應(yīng)不利荷載組合時(shí)的抗滑穩(wěn)定安
全系數(shù)和允許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；K。，[KJ分別為裂
縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子和斷裂韌度。
依據(jù)以上各級(jí)監(jiān)控指標(biāo)的力學(xué)定義。針對(duì)大壩
存在時(shí)效位移的特點(diǎn)， 在計(jì)算 及其對(duì)應(yīng)的 ，
時(shí)． 可用下列理論和方法擬定變形監(jiān)控指標(biāo)：用粘
彈性理論擬定一級(jí)變形監(jiān)控指標(biāo)；用小變形的粘彈
塑性理論擬定二級(jí)變形監(jiān)控指標(biāo)； 用大變形粘彈塑
性理論擬定三級(jí)變形監(jiān)控指標(biāo)。
利用結(jié)構(gòu)分析方法計(jì)算監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，聯(lián)系了大
壩失事的原因和機(jī)理， 物理概念明確，力學(xué)定義清
楚 并可以模擬一些從沒(méi)有遭遇過(guò)的荷載工況， 解
決了大壩觀測(cè)值序列較短、資料不全的問(wèn)題．是確
定大壩安全監(jiān)控指標(biāo)最有效、也是較常用的方法，
特別適合于施二r期及蓄水期的大壩安全監(jiān)控。并且
針對(duì)于不同的壩體形式，可以方便地修改監(jiān)控指標(biāo)
相應(yīng)的力學(xué)定義。
采用極限狀態(tài)法和結(jié)構(gòu)分析法建立大壩安全監(jiān)
控指標(biāo)時(shí)， 均與大壩的結(jié)構(gòu)形態(tài)聯(lián)系密切， 但是無(wú)
論是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)還是復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其破壞的過(guò)程以及監(jiān)
控指標(biāo)均與大壩的失效破壞模式有關(guān)．不同失效模
式下的破壞機(jī)理以及破壞過(guò)程均不相同。因此， 在
研究大壩的安全監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，首先應(yīng)確定大壩最可
能的失效模式，然后選擇等效的模擬方式模擬大壩
失效過(guò)程，并根據(jù)相應(yīng)的安全監(jiān)控指標(biāo)的力學(xué)定義，
推求壩體結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)，從而建立科學(xué)合理的監(jiān)
控指標(biāo) 在確定大壩的失效模式方面， 現(xiàn)今已有許
多理論和方法， 例如可靠度理論ll5]、風(fēng)險(xiǎn)分析理論
等。在判斷壩體極限狀態(tài)方面， 任青文提出了判
斷極限狀態(tài)的突變性判據(jù)和收斂性判據(jù)[171，顧沖時(shí)
提出了突變理論方法『181等。
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6 結(jié)論
建立大壩安全監(jiān)控指標(biāo)不僅要聯(lián)系大壩的實(shí)測(cè)
資料，反演壩體及壩基系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)． 而且還需
要聯(lián)系大壩本身的運(yùn)行環(huán)境及安全狀態(tài)。數(shù)理統(tǒng)計(jì)
方法方便簡(jiǎn)單，但是與大壩的結(jié)構(gòu)聯(lián)系較少，故應(yīng)
結(jié)合其他理淪和方法為數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法提供科學(xué)依
據(jù)，使其具有明確的物理意義。極限狀態(tài)法和結(jié)構(gòu)
分析法考慮了壩體的結(jié)構(gòu)形態(tài)并結(jié)合了壩體的安全
狀態(tài)．極限狀態(tài)法還考慮了壩體的隨機(jī)性，是擬定
監(jiān)控指標(biāo)的主要方法，并且可以為壩體結(jié)構(gòu)不斷變
化的施工期大壩建立安全監(jiān)控指標(biāo)。但是由于壩體
的安全狀態(tài)與大壩的破壞模式緊密相聯(lián)． 故在擬定
大壩的安全監(jiān)控指標(biāo)時(shí)，應(yīng)結(jié)合大壩的破壞模式進(jìn)
行分析。研究更加合理的臨界狀態(tài)判據(jù)與準(zhǔn)則，使
大壩的安全監(jiān)控指標(biāo)真正成為大壩安全與否的判斷
標(biāo)準(zhǔn)。
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(責(zé)任編輯常 青)
(上接第43頁(yè))未銹蝕柱有限元模型對(duì)應(yīng)的骨架曲
線所包圍的面積最大， 說(shuō)明試件消耗的能量大， 耗
能能力強(qiáng)。而銹蝕率越高的模型對(duì)應(yīng)的骨架曲線所
包鬧的面積越小， 說(shuō)明耗能能力越弱。因此， 銹脹
力使得偏心柱的耗散地震能量的能力明顯降低。
4 結(jié)論
通過(guò)溫度場(chǎng)有效地模擬了混凝土中鋼筋的銹脹
作用， 研究了不同鋼筋銹蝕率和不同鋼筋直徑下銹
蝕偏心柱承載力和開裂機(jī)理． 同時(shí)對(duì)銹蝕偏心柱進(jìn)
行了抗震性能研究，得到如下結(jié)論：
(1)承載力計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，說(shuō)
明用溫度場(chǎng)能有效模擬鋼筋銹蝕作用。隨著銹蝕率
的增加，偏心柱開裂區(qū)不斷擴(kuò)大。隨鋼筋直徑增加，
銹蝕率減小，鋼筋銹脹力減小，偏心柱開裂區(qū)減小。
(2)隨著鋼筋銹蝕率的不斷增大，銹蝕混凝土
偏心柱的耗能能力明顯降低。抗震性能退化。
本文提出模型能同時(shí)對(duì)鋼筋和箍筋的銹蝕作用
進(jìn)行有效模擬， 克服了只針對(duì)主筋或箍筋單一銹蝕
作用模擬的不足。
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(責(zé)任編輯焦雪梅)
erPower Vo1．36．No．5囫

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