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沥青混凝土心墙作为土坝和堆石坝的防渗系统,在世界范围内得到了广泛运用。但作为新兴的水工防渗结构,而且为大坝防渗结构的主体,其安全稳定的要求必须引起足够的重视。考虑到地震可能对沥青混凝土心墙坝造成的破坏,研究沥青混凝土在动荷载作用下的动力特性十分必要。
本文在已有研究经验和成果的基础上,结合实际工程项目,研究了沥青混凝土骨料特性、试验温度、油石比和填料用量等因素对沥青混凝土动力特性的影响。研究结果表明:水工沥青混凝土混合料中骨料的岩性和粒形对其动力特性均有影响,碱性灰岩为骨料的沥青混凝土的动弹性模量比酸性河卵石为骨料的沥青混凝土的动弹性模量高,骨料破碎加工后沥青混凝土的动弹性模量比骨料未破碎加工沥青混凝土的动弹性模量高,但灰岩为骨料的沥青混凝土的阻尼比值较小,河卵石为骨料的沥青混凝土的阻尼比值较大:温度的变化对沥青混凝土的动力特性影响显著,温度升高,沥青混凝土动弹性模量大幅下降,阻尼比值分布有所提高;在本次试验研究油石比变化对沥青混凝土动力特性影响的配合比中,油石比在6.3%~7.2%的范围内,油石比的增大有利于沥青混凝土抵抗动荷载的能力提高,而阻尼比值并非随油石比的增大或减小成固定的增减趋势;在本次研究填料用量变化对沥青混凝土动力特性影响的配合比中,当填料用量在10%~14%时,随着填料用量的增加沥青混凝土抵抗动荷载能力增强,但是填料用量太小或太大其阻尼比值都偏小。
本文除了分析了沥青混凝土骨料特性、试验温度、油石比和填料用量等因素对沥青混凝土动模量阻尼动力特性的影响外,还回归分析了试验中12组不同配合比沥青混凝土的Gd/Gdmax~γd关系曲线及其拟合公式,为今后类似工程中动力分析提供参考。
试验结果分析所得的各个因素变化对沥青混凝土动力特性影响的规律,不但能为沥青混凝土配合比优选提供参考依据,还为沥青混凝土心墙坝动力计算分析相关的数值分析软件提供精确的本构模型计算参数,提高对大坝在今后运行中受到地震荷载作用时应力应变分布规律的预测精度,从而能更好的在设计阶段中采取有效的预防措施。