Page 65 - 2025年第56卷第6期

流程，等效应变率计算、拉压弹性模量和泊松比确定及应力空间判断逐步求解，实现了三者的解耦。
3.2 试验验证 采用本文模型对水工沥青混凝土的单轴力学行为进行数值模拟，数值模拟与试验结果
对比如图 6 所示。从图 6 可以看出，在拉伸段，当应变率为 10 ~ 10 s 时，由于水工沥青混凝土在拉
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伸状态下呈现脆性特性，应力、应变呈现线弹性关系。此时，模拟结果与试验结果拟合良好。当应变
率为 10 s 时，模拟和试验结果在初始线性段拟合良好。在超过峰值应力后，应力应变曲线出现应力
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软化现象，模拟和试验结果存在差异。由于地震荷载作用下的结构应变速率多在 10 s 以上，仅在地
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震开始阶段或末段处于 10 s 左右的低应变率状态，而此时应力水平较低，难以达到发生应力软化的
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阈值。因此，本文给出的动本构模型可以准确地模拟水工沥青混凝土在动态拉伸荷载作用下的力学特
性。从压缩段的模拟结果可以看出，在损伤段之前，模型能够准确地模拟出压缩段的弹性模量，数值
结果与试验结果拟合较好。

图 6 5 ℃下不同应变率下沥青混凝土单轴模拟与试验结果的比较

由于地震荷载作用下材料的应变速率是变化的，需对模型在应变速率变化情况下的表现进行验
证。考虑到计算时需对连续的地震荷载进行离散，而相邻两时刻的应变速率是突变的。因此，为验证
模型在应变速率变化下的表现，共设计 A、B 两种应变速率突变的工况进行模拟验证，加载工况如表 1
所示。
图 7 对比了工况 A 和工况 B 的模拟结果与
表 1 加载速率变化工况参数
试验结果。如图 7 所示，在初始时段 1，试件
工况 时段 1/s 应变速率 1/s -1 时段 2/s 应变速率 2/s -1
以恒定应变速率加载时，模拟结果与该应变速
-5 500 ~ 550 10 -4
0 ~ 500
10
A
率 对 应 10 s 的 试 验 结 果 相 吻 合 。 在 时 段 2，
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-5 -4
当应变率突然变化，弹性模量突然增加，由于 B 0 ~ 500 -10 500 ~ 550 -10
采用位移加载，应变不变，应力迅速增大。在
应力增大之后，模拟的应力应变曲线与该时段应变速率 10 s 对应的试验曲线一致。因此，本文模型
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在模拟应变速率变化时具有一定的可靠性，能够模拟沥青混凝土在地震变速率荷载作用下的拉、压弹
性模量变化特性。
4 基于双模量本构模型的沥青心墙坝心墙响应特性研究

4.1 工程概况及有限元模型 以某沥青混凝土心墙坝为工程实例，大坝位于峡谷地形中，坐落于基岩
之上，峡谷两岸坡比为 1∶1.5，坝基深 80.0 m。最大坝高为 84.5 m，正常蓄水位水深 81.5 m，坝顶宽为

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