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运用合理的土料本构模型,进而采用有效的数值计算方法,对于土石坝的地震反应分析具有重要的学术价值和广泛的工程应用背景。 本文深入地介绍了描述具有滞回特性土料动应力—应变关系的量化记忆(SM)模型。该模型将单调加载情况下呈非线性变化的切线模量量化成一种呈分段线性分布的几何结构,并通过对这种结构加以变换,来描述循环加载情况下材料的特性。该模型可以适应于任意不规则加载情况和各向异性材料。它试图与各种经验模型、弹塑性模型和土料的试验结果协调起来,从理论上理解更为容易,操作更为方便。 在模型本构关系的数值实施中,采用将时域逐步积分格式与不平衡荷载转移法相结合的增量—常刚度迭代算法。该算法在每一时间增量内进行多次迭代,迭代过程中采用常刚度格式,把非线性效应转化为等效的右端不平衡结点力。由于采用了常刚度法,则在所有荷载增量与每次迭代中刚度阵均不变动,只需改变右端荷载向量即可,因而显著地提高了计算效率。 以量化记忆(SM)模型为基础,在计算中采用增量—常刚度迭代算法,开发了土石坝的地震反应计算程序。该程序可完成土石坝在地震荷载作用下非线性时程响应分析以及地震荷载引起的永久变形计算。以一理想均质土坝为算例,对上述增量—迭代算法和常用的等价线性法得到的坝体动力计算结果进行了对比分析。可以看出,两种方法算得的坝体动力反应分布规律基本一致,但坝体的峰值加速度、峰值位移及峰值动剪应力等均有明显的差别。最后以一实际工程作为算例,对其进行地震反应分析,结果表明,本文方法是有效、可行的。