随着国民经济的快速发展,我国水电能源开发利用进入重要的发展时期。一大批世界级高混凝土坝在我国西南地区开工建设,而这些地区正是高烈度地震频发地区,有的设防地震烈度甚至达到了Ⅸ度。这些高混凝土坝的抗震安全将直接关系到相关地区国民经济的和人民生命财产安全。本文以研究碾压混凝土重力坝的地震破坏形态、破坏机理与抗震措施为目的,从碾压混凝土重力坝坝段动力模型试验入手,结合数值计算研究重力坝的破坏模式与抗震措施,讨论抗震配筋优化问题。为工程设计人员有针对性地采取工程措施进行大坝抗震设计提供参考。具体做了以下五个方面的工作:1.为了模拟实际工程中采用的抗震配筋措施,探索细金属丝在仿真混凝土中的特性。通过模拟配筋的四点弯折试验得到在适筋情况下可以不考虑钢筋与混凝土的粘结滑移效应的结论。在这种情况下,研究配筋量的相似率:采用牛顿第三定律与粘结力相似准则,推导出钢筋有效面积比尺作为相似配筋量的相似率。2.以仿真混凝土为基体,掺入粘土或橡胶颗粒来增强仿真材料塑性,探讨高塑性的仿真材料的物理特性。为在不完全几何相似的情况下的模型大变形反应和塑性混凝土的相似材料两方面研究提供了一定的参考。3.采用水下电液伺服地震模拟系统对阿海碾压混凝土重力坝典型坝段进行无抗震措施与局部模拟配筋抗震措施模型试验。分析厂房坝段动力破坏形式,研究局部配筋对地震荷载作用下对挡水与溢流坝段破坏动力非线性反应影响。4.利用ABAQUS平台对阿海碾压混凝土重力坝进行有限元分析。采用弹塑性损伤本构模拟混凝土非线性,同时依据模型试验配筋量相似比率建立局部抗震配筋的坝体原型有限元模型,进行了挡水坝段的抗震配筋影响分析。5.优化配筋方案计算分析不同形式的局部抗震配筋对挡水坝段的动力非线性反应的影响,具体从动力放大倍数、极值应力、极值位移、损伤发展、不可恢复应变与整体耗能几方面进行探讨。同时给出线弹性情况下规范配筋量与之进行对比。