拱坝不连续界面局域接触机制及其分析

拱坝并非连续的整体结构，拱坝抗震防灾安全性分析中必须全面考虑拱坝几何、材料不连续界面接触作用的局部化问题。本课题应用现代接触摩擦理论和谱逼近理论，建立反映拱坝不连续界面真实接触状态的局域接触模型及其Fourier谱元分析。根据拱坝不连续界面(准)脆性材料摩擦碰撞过程的损伤、能量耗散机理，在模型中采用非古典Coulomb摩擦理论和细观统计方法，提出反映不连续界面切向强度弱化的接触约束互补方程；提出并研究在极端动力荷载作用下拱坝不连续界面局域动力接触模型的高效、高精度计算方法，通过将区域分解法（谱等参变换）与谱方法相结合，以正交特殊函数系作为渐近展开基函数，在谱单元内采用适应于动力问题的Fourier谱逼近；给出算法的非线性稳定、收敛条件和计算精度、效率的定量化判断。本课题研究将建立拱坝不连续界面问题的一个较为系统的理论构架，研究成果在拱坝工程应用中具有明显的理论和实用意义。

拱坝并非连续的整体结构，拱坝抗震防灾安全性分析中必须全面考虑拱坝几何、材料不连续界面接触作用的局部化问题。本课题应用现代接触摩擦理论和谱逼近理论，建立反映拱坝不连续界面真实接触状态的局域接触模型及其Fourier谱元分析。根据拱坝不连续界面摩擦接触过程中其接触状态的不确定性，在模型中采用非古典Coulomb摩擦理论和面-面接触一般形式，提出反映不连续界面切向强度弱化和法向正应力条件的接触约束互补方程；提出并研究在极端动力荷载作用下拱坝不连续界面局域动力接触模型的高效、高精度谱元法，通过将区域规则化方法（共性映射和等参变换）与谱方法相结合，以正交特殊函数系作为渐近展开基函数，在谱单元内采用适应于动力问题的Fourier谱逼近。为了克服动力接触问题时程积分中出现的收敛性和精度问题，我们首次提出采用时程谱积分方法。本课题研究建立了拱坝不连续界面问题的一个较为系统的理论构架，研究成果在拱坝工程应用中具有明显的理论和实用意义。