混凝土是坝工中应用广泛的工程材料之一,研究其材料特性对结构分析有重要意义,而这也是当前大坝设计和研究中的薄弱环节。混凝土是由粗骨料、细骨料和水泥砂浆构成的非均匀性多相复合材料,在成型期间就存在一些初始裂纹,在荷载等因素的作用下,初始裂纹会不断扩展、联结,并生成新的裂纹。将这些微缺陷对混凝土材料的劣化作用称之为损伤。混凝土的破坏是由内部开裂的微裂缝逐渐发展的结果,破坏只是裂缝发展过程的最后阶段,而要真正描述混凝土的各种性能,就要研究其内部的微裂缝的演化规律,即进行混凝土的损伤力学分析。 本文首先介绍了损伤力学的基本内容以及混凝土损伤理论研究现状,比较了各种损伤演化模型。其后,基于混凝土规范推荐的单轴应力应变关系曲线,结合连续介质损伤力学,推导了损伤演化方程,这也是损伤本构中的关键问题。之后,结合混凝土材料的五参数破坏准则,采用等效单轴方法可将单轴损伤演化方程推广为三维情况,推导出三维正交各向异性损伤本构模型。从而可以考虑复杂应力条件下的混凝土受力特性。以大型软件ANSYS为平台,采用APDL语言实现了程序化。通过对多种条件下混凝土试块的数值计算,得到了与试验比较一致的结果。最后,对ANSYS原有接触模型进行改进,从而使其可以考虑拱坝横缝键槽作用。对溪洛渡拱坝进行了不考虑横缝和考虑横缝的静力损伤计算,分析各自的受力状态和损伤的分布规律。采用反应谱法以及时程法计算了其在地震荷载下的应力和损伤情况,为结构的设计、施工和运行检测,评定混凝土结构的力学特性、估算其寿命以及抗震安全评价等提供了参考。由于模型所需的计算参数少,同时又能比较准确地反映混凝土材料的损伤程度,因此便于工程应用。