混凝土重力坝作为一种重要的大坝形式,在使用期间,不可避免的要遭受到地震等动力荷载的影响。由于混凝土为应变速率敏感性材料,在地震荷载的作用下混凝土的性能会产生变化,且混凝土在多轴受力情况的力学性能也会较单轴受力时的力学性能有所不同。目前,关于混凝土的动态加载试验多使用普通混凝土,且多为单轴加载试验,在重力坝地震分析中考虑到混凝土应变速率效应与应力比效应的研究也较少。本文对水工混凝土进行了单双轴动态加载试验,并将试验结论应用于Koyna重力坝的地震反应与地震易损性分析之中。主要研究内容包括以下几点:(1)对重力坝经常使用的水工混凝土进行了单双轴动态加载试验,得到了不同应变速率与应力比下水工混凝土试件的破坏形态、极限强度、峰值应力点的应变值及相应的应力-应变曲线。根据试验数据建立了水工混凝土单双轴动态加载下的破坏准则,由此得到水工混凝土动态加载时强度与变形特性和应变速率和应力比之间的关系。(2)根据本文试验得到的应变速率及应力比对水工混凝土极限强度和弹性模量等材料参数的影响,对混凝土结构设计规范(GB50010-2010)中给出的混凝土本构关系进行改进。由此在有限元软件ABAQUS中进行了塑性损伤模型、率相关的塑性-损伤模型和综合考虑应变速率效应与应力比效应的塑性损伤模型下重力坝的地震分析。计算结果表明,在考虑应变速率和应力比的影响后,重力坝的坝顶加速度响应与位移响应都有所降低,同时重力坝坝内主拉应力有所提高,重力坝的损伤情况也更符合实际震害。(3)考虑混凝土材料参数和地震动的不确定性及混凝土应变速率敏感性,选取了60组材料参数及6个不同加速度峰值的地震动。根据模拟结果不同的破坏形态提出了Koyna重力坝的震害等级划分方法,得到2组易损性曲线,为重力坝的地震风险评估、抗震设计和维修加固提供了一定的依据。