第一作者李俊杰男，博士生，1986年生

通信作者王秀麗女，教授，博士生導(dǎo)師，1963年生

郵箱：301078701@qq.com

沖擊荷載下帶支撐泥石流攔擋壩動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)研究

李俊杰1,2，王秀麗1,2，朱彥鵬1,2，羅維剛1,2，梁亞雄1,2，吳長1,2

(1.蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院，蘭州730050；2.西部土木工程防災(zāi)減災(zāi)教育部工程研究中心，蘭州730050)

摘要：泥石流攔擋壩能夠攔截泥石流所含固體物質(zhì)，削減其下泄流量和密度，從而減輕泥石流對(duì)下游的危害，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于泥石流災(zāi)害防治工程中。在常規(guī)的重力式攔擋壩基礎(chǔ)之上，提出了一種帶鋼支撐的鋼-混凝土組合式攔擋結(jié)構(gòu)，通過常規(guī)壩體與新型壩體在固體沖擊荷載作用下的模型試驗(yàn)，對(duì)比驗(yàn)證了新結(jié)構(gòu)的抗沖擊優(yōu)越性。結(jié)果表明：支撐起到了抑制壩身裂縫出現(xiàn)和減小裂縫寬度的作用，有效減輕了撞擊區(qū)域的破壞程度；相較于常規(guī)壩體，帶支撐壩體動(dòng)應(yīng)變及加速度峰值均顯著減小，最高減幅分別可達(dá)69.2%和47.8%，壩體變形及振動(dòng)受到了支撐的限制；新型壩體動(dòng)位移峰值顯著小于常規(guī)壩體，其平均減幅可達(dá)46%左右，結(jié)構(gòu)剛度得到了大幅度增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：固體力學(xué)；動(dòng)力響應(yīng)；固體沖擊試驗(yàn)；泥石流攔擋壩；HJC動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型

收稿日期：2014-06-17修改稿收到日期：2014-08-19

中圖分類號(hào):TU317+.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Experimental study on dynamic response of debris flow dam with braces under impact loads

LIJun-jie1,2,WANGXiu-li1,2,ZHUYan-peng1,2,LUOWei-gang1,2,LIANGYa-xiong1,2,WUChang1,2(1. School of Civil Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;2. Western Center of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education, Lanzhou 730050, China)

Abstract:Debris flow dams can intercept solid matter contained in debris flow and cut down the rate and density of discharged debris flow so as to reduce the damages to the downstream by debris flow. This class those of structures has been widely applied to the prevention and control engineering of debris flow disasters at present. A kind of steel-concrete combined structure with steel braces was presented based on the conventional gravity dam structure and the superiority of the new structure in terms of impact resistance was verified by means of contrastive model experiments under solid impact force on the conventional and new-style dams respectively. The results indicate that braces play roles in restraining cracks and reducing their width. They can effectively alleviate the extent of damage in impact areas. Compared with the conventional dam, the dynamic strains and acceleration peak values of the dam with braces both observably reduce. The highest reduction ranges of them may be up to 69.2% and 47.8% respectively, so the deformation and vibration are limited by the braces. The dynamic displacement peak values of the new-style dam are significantly less than those of the conventional dam, and the average reduction range may reach to about 46%, so the structural stiffness has been enhanced to a great extent.

Key words:solid mechanics; dynamic response; solid impact experiment; debris flow dam; HJC dynamic constitutive model

泥石流是指斜坡上或溝谷中含有大量泥、砂、石的固、液相顆粒流體，是地質(zhì)不良山區(qū)常見的一種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象[1]。中國是世界上遭受泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)重和頻繁的國家之一，尤其是其西部地區(qū)，造成了重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。泥石流沖擊力由漿體動(dòng)壓力和大塊石撞擊力兩部分組成，而造成結(jié)構(gòu)破壞的主要因素往往是后者[2]。目前，針對(duì)泥石流防治工程的試驗(yàn)研究工作還很少，已有的工作主要集中在結(jié)構(gòu)抵抗?jié){體沖擊方面，而對(duì)固體沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的研究探索還幾乎沒有。韓文兵和歐國強(qiáng)[3]通過室內(nèi)水槽試驗(yàn)，探討了單切口壩對(duì)稀性泥石流的攔砂性能，并與梳子壩的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。黃海等[4]通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)固定配比的泥石流流體在不同肋檻組合下的排導(dǎo)槽中的流速進(jìn)行了研究。游勇[5]通過特殊的泥石流試驗(yàn)裝置，對(duì)泥石流梁式格柵壩攔砂性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。Shieh等[6]在傳統(tǒng)的Sabo壩基礎(chǔ)之上，通過改變壩體迎流面幾何形狀，提出了一種能夠減小泥石流沖擊力、提高壩體穩(wěn)定性以及減少混凝土用量的新型壩體—曲面壩，并進(jìn)行了泥石流沖擊模擬試驗(yàn)。

本文基于常規(guī)的重力式攔擋壩，提出了一種更加有效的攔擋結(jié)構(gòu)型式—后部帶鋼支撐的鋼-混凝土組合式泥石流攔擋壩。原創(chuàng)性地設(shè)計(jì)并實(shí)施了泥石流攔擋結(jié)構(gòu)抗固體沖擊對(duì)比試驗(yàn)，以動(dòng)應(yīng)變/動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移、加速度等動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)作為判據(jù)，探究常規(guī)壩體與新型壩體抗沖擊效果的優(yōu)劣。同時(shí)，應(yīng)用時(shí)下主流的碰撞沖擊仿真技術(shù)軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以進(jìn)一步支撐試驗(yàn)結(jié)論。

1試驗(yàn)方案

1.1試件設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共有兩個(gè)試件(見圖1)，試件幾何尺寸見圖2(去除支撐即為常規(guī)壩體試件)。試件壩身由C20混凝土澆筑而成，支撐采用材質(zhì)為Q235鋼的圓鋼管。建造了下部混凝土臺(tái)座，通過螺栓將試件底部固定于其上。

圖1　試驗(yàn)?zāi)Ｐ?Fig.1 Experimental models

圖2　試件幾何尺寸 Fig.2 Geometric dimensions of test specimens

1.2加載方案

混凝土動(dòng)力試驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展已成為混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究的決定性因素之一[7-11]。本研究中設(shè)計(jì)建造了斜面沖擊試驗(yàn)臺(tái)架(見圖3)，并定制了若干個(gè)實(shí)心鋼球作為沖擊物，利用鋼球從斜槽滾下產(chǎn)生的動(dòng)能來實(shí)現(xiàn)沖擊加載。共有3種直徑的鋼球可供選用，其直徑分別為100 mm、200 mm和300 mm(見圖4)。兩個(gè)試件各自進(jìn)行15個(gè)工況的沖擊加載，不同試件各工況之間一一對(duì)應(yīng)便于比較，加載工況列見表1。工況編號(hào)中有字母“B”代表帶支撐壩體試件，沒有則為常規(guī)壩體試件；第一個(gè)數(shù)字代表鋼球直徑，例如“1”表示鋼球直徑為100 mm；第二個(gè)數(shù)字為工況排序號(hào)；出口高度指斜槽下端出口與壩底之間的垂直距離。各工況下均使單個(gè)鋼球從臺(tái)架平臺(tái)處沿斜槽中心線無初速度釋放。從圖5、圖6可見，斜槽下端出口高度可升降變化，從而改變鋼球的沖擊高度。

圖3 斜面沖擊試驗(yàn)臺(tái)架Fig.3Inclineimpacttest-bed圖4 鋼球Fig.4Steelballs

圖5 斜槽出口Fig.5Outletofchuteofoutlet圖6 改變出口高度Fig.6Changingheight

表1　加載工況

1.3量測(cè)方案

量測(cè)設(shè)備為東華DH5922動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)(共32個(gè)通道)。每個(gè)試件上布置10個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)(共20個(gè)應(yīng)變片)、6個(gè)位移傳感器以及6個(gè)加速度傳感器，測(cè)點(diǎn)布置情況見圖7～圖11。

圖7 常規(guī)壩體正面應(yīng)變片布置Fig.7Straingaugeslayoutinfrontoftheconventionaldam圖8 新型壩體正面應(yīng)變片布置Fig.8Straingaugeslayoutinfrontofthenew-styledam

圖9　支撐應(yīng)變片布置 Fig.9 Strain gauges layout of braces

圖10 壩體背面位移傳感器布置Fig.10Displacementsensorslayoutinbehindofdams圖11 壩體背面加速度傳感器布置Fig.11Accelerationsensorslayoutinbehindofdams

由于整個(gè)碰撞過程的持續(xù)時(shí)間極為短暫，因而無法有效捕捉并記錄碰撞過程中的細(xì)節(jié)變化。為此，試驗(yàn)中使用一臺(tái)Vision Research公司生產(chǎn)的V310型高速攝影機(jī)對(duì)碰撞沖擊過程進(jìn)行拍攝(見圖12)。

圖12　高速攝影機(jī)及其現(xiàn)場(chǎng)架設(shè) Fig.12 High-speed camera and its site erection

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1試驗(yàn)現(xiàn)象

常規(guī)壩體與新型壩體的試驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)出顯著差別，二者在各自最后兩個(gè)工況(第14、第15工況)下的試驗(yàn)現(xiàn)象(見圖13)，相應(yīng)的試驗(yàn)現(xiàn)象描述見表2，圖14為新型壩體在工況B-3-15下的碰撞過程高速攝影截圖。綜合以上圖、表可知，支撐的設(shè)置大大抑制了壩身裂縫的出現(xiàn)，減小了裂縫寬度，其減幅可達(dá)25%～40%。此外，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，設(shè)置支撐后，壩身正面的“倒八字”形裂縫開展角度從約30°縮小至約20°，其開展跨度從約220 mm擴(kuò)大至約450 mm；壩身頂面的“倒八字”形裂縫開展角度從約50°縮小至約30°，其開展跨度從約580 mm擴(kuò)大至約1340 mm。

圖13　試驗(yàn)現(xiàn)象 Fig.13 Experimental phenomena

圖14　高速攝影碰撞過程 Fig.14 High-speed photography of the collision process

表2　試驗(yàn)現(xiàn)象描述

2.2動(dòng)應(yīng)變響應(yīng)

支撐的設(shè)置改變了壩身應(yīng)變大小及其分布。表3列出了兩種壩體在部分工況下測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3、測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)應(yīng)變峰值響應(yīng)，表中的“—”表示測(cè)點(diǎn)被鋼球碰到，從而導(dǎo)致實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到量程極值而不可用。由該表可知，與常規(guī)壩體相比，同一工況下新型壩體的壩身動(dòng)應(yīng)變峰值顯著減小，這一變化在測(cè)點(diǎn)3處尤為顯著，其最高減幅可達(dá)69.2%。此外，測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3、測(cè)點(diǎn)4在工況B-2-9、B-2-10、B-3-14下的應(yīng)變值差距相較于對(duì)應(yīng)工況2-9、2-10、3-14顯著縮小，其走勢(shì)也更加平緩，表明經(jīng)支撐加強(qiáng)后，結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng)，當(dāng)壩身局部受到撞擊時(shí)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)更加均勻，提高了材料強(qiáng)度利用率(見圖15)。

表3　壩體動(dòng)應(yīng)變峰值響應(yīng)

圖15　支撐對(duì)壩體動(dòng)應(yīng)變的影響 Fig.15 The influence of braces on dynamic strain

受壓支撐(測(cè)點(diǎn)7、測(cè)點(diǎn)9、測(cè)點(diǎn)10)的最大動(dòng)應(yīng)變峰值為-439.58×10-6，受拉支撐(測(cè)點(diǎn)8)的最大動(dòng)應(yīng)變峰值為320.21×10-6，二者的絕對(duì)值均小于Q235鋼屈服應(yīng)變1140.78×10-6，表明試驗(yàn)過程中這些部位的材料始終處于彈性工作狀態(tài)(見表4)。

表4　支撐動(dòng)應(yīng)變峰值響應(yīng)

2.3動(dòng)位移響應(yīng)

位移大小直接反映結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)弱。兩種壩體結(jié)構(gòu)在部分工況下測(cè)點(diǎn)d3和d6的動(dòng)位移峰值響應(yīng)列于表5。從表5可知，同一工況下新型壩體結(jié)構(gòu)的動(dòng)位移峰值顯著小于常規(guī)壩體結(jié)構(gòu)，其平均減幅達(dá)到46%左右，表明壩體變形受到了很大限制，結(jié)構(gòu)剛度得到了大幅度提高，支撐的加強(qiáng)作用十分顯著。

表5　壩體動(dòng)位移峰值響應(yīng)

2.4加速度響應(yīng)

兩個(gè)壩體試件在部分工況下測(cè)點(diǎn)a3和測(cè)點(diǎn)a6處加速度峰值響應(yīng)見表6。由表6可知，同一工況下常規(guī)壩體試件測(cè)點(diǎn)a6處加速度峰值顯著小于測(cè)點(diǎn)a3，這一結(jié)果符合典型懸臂結(jié)構(gòu)加速度下小上大的分布規(guī)律。進(jìn)一步查看表6可知，除個(gè)別工況外，新型壩體試件的加速度峰值均低于常規(guī)壩體試件，其減幅最多達(dá)到47.8%，表明結(jié)構(gòu)振動(dòng)受到了支撐一定程度的限制，減緩了結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度的變化。

表6　壩體加速度峰值響應(yīng)

3數(shù)值模擬

數(shù)值模擬具有低成本、適用范圍廣、節(jié)省研究周期等優(yōu)點(diǎn)，已成為了一項(xiàng)十分重要的研究手段。以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，采用顯式動(dòng)力分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)值模擬分析[12-13]，以進(jìn)一步支撐試驗(yàn)結(jié)論。

3.1本構(gòu)模型

本構(gòu)模型的選取對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響巨大[14-15]，為確保數(shù)值模擬結(jié)果正確合理且盡可能接近實(shí)際情況，根據(jù)碰撞沖擊問題的特點(diǎn)，選取了混凝土HJC動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型。

HJC模型的等效強(qiáng)度極限面表達(dá)式為：

(1)

HJC模型的損傷以等效塑性應(yīng)變和塑性體積應(yīng)變的累積來描述，其表達(dá)式如下：

(2)

(3)

材料在承載過程中靜水壓力與體積應(yīng)變的關(guān)系(見圖16)，這一關(guān)系可通過三段式狀態(tài)方程表征。

圖16　靜水壓力與體積應(yīng)變關(guān)系 Fig.16 The relationship of hydrostatic pressure and volumetric strain

第一階段為線彈性階段，發(fā)生在P≤Pcrush，彈性體積模量為Kelastic=Pcrush/μcrush，Pcrush和μcrush分別是壓碎點(diǎn)的靜水壓力和體積應(yīng)變。

第二階段為過渡區(qū)域，發(fā)生在Pcrush≤P≤Plock，Plock為材料壓實(shí)點(diǎn)壓力。材料內(nèi)的空洞在這個(gè)階段逐漸被壓縮，從而產(chǎn)生塑性變形，在此區(qū)域卸載模量可由兩端模量內(nèi)差計(jì)算得到。

第三階段定義為全密實(shí)材料(所有空洞全部消失)關(guān)系，當(dāng)壓力達(dá)到Plock時(shí)，材料內(nèi)部空洞完全被壓碎，其關(guān)系式可表示為：

(4)

以混凝土單軸抗壓強(qiáng)度48 MPa的經(jīng)典HJC本構(gòu)參數(shù)為基準(zhǔn)[16]，參考了多篇文獻(xiàn)[17-20]，并進(jìn)行了大量的試算調(diào)試，最終確定了C20素混凝土HJC本構(gòu)模型各項(xiàng)參數(shù)的取值，見表7。

表7　C20素混凝土HJC動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)

支撐鋼材采用理想彈塑性本構(gòu)模型，材料密度為7.85×103kg/m3，彈性模量為2.06×1011Pa，泊松比為0.3，屈服應(yīng)力為2.35×108Pa。由于鋼球彈性模量是壩身混凝土彈性模量的近10倍，二者之間近似于剛-柔接觸碰撞，故將鋼球定義為剛性體，賦予真實(shí)的鋼材材性參數(shù)，其具體取值與支撐鋼材相同。

3.2建模及網(wǎng)格劃分

按照試件幾何尺寸準(zhǔn)確建模，混凝土壩身和鋼球均采用實(shí)體單元模擬，支撐采用殼單元建模。利用布爾運(yùn)算將支撐與壩身背面連接起來。網(wǎng)格疏密對(duì)數(shù)值模擬精度的影響十分顯著，故加密了壩身受沖擊區(qū)域網(wǎng)格，最終的單元總數(shù)≈20萬個(gè)。數(shù)值計(jì)算模型見圖17，圖18為網(wǎng)格劃分及約束設(shè)置情況。

圖17 數(shù)值計(jì)算模型Fig.17Numericalcalculationmodel圖18 網(wǎng)格及約束Fig.18Meshandconstraints

3.3計(jì)算環(huán)境設(shè)置

鋼球與混凝土壩身之間定義侵蝕面-面接觸，參照文獻(xiàn)[21]，混凝土與鋼材之間的摩擦系數(shù)一般取為0.3，且靜、動(dòng)摩擦系數(shù)相同。壩底及支撐底部全自由度固定，其余部位自由。鋼球以10 m/s的入射合速度撞向壩體，求解終止時(shí)間設(shè)定為0.03 s。

3.4主要結(jié)果及對(duì)比分析

3.4.1動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)

部分工況下測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3、測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)應(yīng)力峰值響應(yīng)實(shí)測(cè)值與模擬值比較結(jié)果見表8。從表中的數(shù)值模擬結(jié)果可看出，同一工況下帶支撐壩體動(dòng)應(yīng)力峰值小于常規(guī)的無支撐壩體，顯然，這一結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果完全相符，且模擬值與實(shí)測(cè)值較為接近，差別在可接受范圍內(nèi)(僅工況3-14的測(cè)點(diǎn)4差別略大)。

表8　動(dòng)應(yīng)力峰值響應(yīng)比較

限于篇幅，這里僅給出工況3-15與工況B-3-15下壩身及支撐計(jì)算最終時(shí)刻(time=0.03 s)的Von-Mises應(yīng)力云圖，見圖19。對(duì)比圖19(a)與圖19(b)可發(fā)現(xiàn)，新型帶支撐結(jié)構(gòu)的高應(yīng)力主要分布在沖擊位置附近，其分布范圍顯著小于常規(guī)結(jié)構(gòu)，故在一定程度上延緩了結(jié)構(gòu)整體破壞，提升了結(jié)構(gòu)承載能力。此外，將圖19(a)、圖19(b)與圖13(c)、圖13(d)比較后可知，壩頂出現(xiàn)了“倒八字”形應(yīng)力分布，與試驗(yàn)現(xiàn)象相符。圖19(c)顯示支撐在沖擊過程中未發(fā)生屈服，始終處于彈性工作狀態(tài)。

圖19　Von-Mises應(yīng)力云圖 Fig.19 Contours of Von-Mises stress

3.4.2動(dòng)位移響應(yīng)

表9列出了部分工況下測(cè)點(diǎn)d3的動(dòng)位移峰值響應(yīng)比較結(jié)果，相應(yīng)工況下測(cè)點(diǎn)d6的比較結(jié)果見表10。從表9和表10可知，試驗(yàn)與數(shù)值模擬所得結(jié)果完全一致，均為新型壩體動(dòng)位移峰值相較于常規(guī)壩體顯著減小。

表9　測(cè)點(diǎn)d3動(dòng)位移峰值響應(yīng)比較

由于篇幅所限，這里僅給出工況3-15與工況B-3-15下測(cè)點(diǎn)d3及d6的動(dòng)位移時(shí)程曲線(見圖20)。從該圖清晰可見，同一位置處帶支撐壩體動(dòng)位移相對(duì)于常規(guī)壩體顯著減小。從其中還可發(fā)現(xiàn)，帶支撐壩體動(dòng)位移在首次達(dá)到峰值后，其后續(xù)震蕩過程的振幅衰減速度明顯快于常規(guī)壩體，這完全符合懸臂結(jié)構(gòu)經(jīng)平面外支撐加強(qiáng)后的變形變化特點(diǎn)。

表10測(cè)點(diǎn)d6動(dòng)位移峰值響應(yīng)比較

Tab.10 Comparasions of dynamic displacement peak responses at measuring point d6

工況實(shí)測(cè)值/mm減幅/%平均減幅/%模擬值/mm減幅/%平均減幅/%3-11-1.3244.7-0.8425.0B-3-11-0.73-0.633-12-1.7847.2-1.1130.6B-3-12-0.94-0.773-13-2.0045.045.9-1.3933.133.9B-3-13-1.10-0.933-14-2.2341.7-1.4837.8B-3-14-1.30-0.923-15-2.6351.0-1.7342.8B-3-15-1.29-0.99

圖20　動(dòng)位移時(shí)程曲線 Fig.20 Time-history curves of dynamic displacement

圖21　能量時(shí)程曲線 Fig.21 Time-history curves of energy

3.4.3能量檢查

能量守恒是判定動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果是否正確合理的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)[22]，本研究的系統(tǒng)總能量包括內(nèi)能、動(dòng)能、滑移能以及沙漏能。為了進(jìn)一步確保仿真結(jié)果的可靠性，要求系統(tǒng)不能出現(xiàn)負(fù)滑移能，且滑移能不應(yīng)超過內(nèi)能的10%，同時(shí)沙漏能不應(yīng)超過總能量的10%。圖21顯示了工況3-15與工況B-3-15下的能量時(shí)程曲線，圖中曲線自上而下依次代表總能、內(nèi)能、動(dòng)能、沙漏能、滑移能。從圖21可看出，系統(tǒng)總能量時(shí)程曲線始終保持水平狀態(tài)，其它能量曲線的走勢(shì)也都符合常規(guī)預(yù)期，如動(dòng)能下降、內(nèi)能上升等，表明該系統(tǒng)總能量守恒，能量計(jì)算無異常問題出現(xiàn)。經(jīng)進(jìn)一步查看，各工況下均未出現(xiàn)負(fù)滑移能，且滑移能占內(nèi)能比重最高僅為2.6%，沙漏能與總能量的比值最高為7.1%，表明接觸滑移設(shè)置及其計(jì)算正確，并且對(duì)沙漏效應(yīng)的控制非常成功。

4結(jié)論

通過常規(guī)重力壩與帶支撐攔擋壩抗固體沖擊對(duì)比模型試驗(yàn)以及相應(yīng)的數(shù)值模擬分析，得到了如下結(jié)論：

(1)從試驗(yàn)現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，少量設(shè)置支撐顯著抑制了壩身裂縫的出現(xiàn)，裂縫寬度減幅達(dá)到25%～40%，且壩體頂部大型裂縫的開展角度縮小，開展跨度擴(kuò)大，綜合以上表明，支撐能夠有效減輕撞擊區(qū)域的破壞程度，提高結(jié)構(gòu)承載力，同時(shí)還可使壩頂部位受力更加均勻，從而在一定程度上提升了材料利用率。

(2)實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，與常規(guī)壩體相比，新型壩體動(dòng)應(yīng)變峰值顯著減小，其減幅最高可達(dá)69.2%，且經(jīng)支撐加強(qiáng)后，壩身不同位置處應(yīng)變更為接近，結(jié)構(gòu)受力更加均勻。

(3)帶支撐壩體的動(dòng)位移峰值顯著小于常規(guī)壩體，其平均減幅達(dá)到46%左右，表明壩體變形受到了很大限制，結(jié)構(gòu)剛度得到了大幅度提高。

(4)新型壩體的加速度峰值較之于常規(guī)壩體顯著降低，其減幅最多可達(dá)47.8%，表明支撐限制了壩體振動(dòng)，減緩了結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度的變化。

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