三级配混凝土劈拉强度二维细观数值模拟

为从细观结构上研究混凝土劈裂抗拉强度,通过自编程序建立混凝土细观模型,采用混凝土损伤塑性模型描述细观各相材料的损伤演化。利用有限元技术数值模拟三级配混凝土试件的细观损伤断裂和劈裂抗拉强度,探讨了不同骨料分布、骨料形状、垫条宽度及界面厚度对劈裂抗拉强度的影响。结果表明:不同骨料分布和骨料形状对劈拉极限强度略有影响,但数值模拟结果均在试验统计范围内,且与文献资料中给定的试验结果相符。按照现行试验规程选取垫条宽度时,可以有效地缓解加载部位应力集中现象,使劈拉强度接近真实混凝土强度。骨料粘结界面厚度越小,混凝土劈拉极限强度越高。     

混凝土圆柱体试件劈拉性能数值模拟

为从细观层次上研究混凝土的劈拉力学性能,运用不同的三维随机骨料模型模拟混凝土中粗骨料,利用非线性有限元方法对混凝土劈拉细观损伤断裂进行数值模拟。结果表明:裂纹最先起裂于界面,随后扩展至砂浆直至整个试件断裂破坏,数值分析结果与试验结果基本吻合,所采用的数值分析方法在模拟混凝土劈拉力学性能时具有较高的可靠性。     

碾压混凝土单轴抗拉强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土与混凝土一样也存在着尺寸效应。采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件单轴抗拉的细观损伤断裂,并重点对单轴抗拉强度尺寸效应进行了研究。     

碾压混凝土试件抗剪强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土试件与混凝土试件一样也存在着尺寸效应。笔者采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件受剪的细观损伤断裂,并重点对抗剪强度尺寸效应进行了研究。     

混凝土三维细观力学模型分析

混凝土的级配及骨料含量对其宏观力学特性有直接影响,选择合适的骨料模型是进行混凝土细观力学数值模拟的前提,在三维随机凸多面体骨料模型的基础上选择合适的试件模型并进行有限元剖分,利用并行计算技术分别对湿筛混凝土试件三维球形骨料和凸多面体骨料细观模型进行了静载弯拉破坏数值模拟对比计算.计算结果表明,三维凸多面体骨料生成算法是可行的,能够满足混凝土三维细观力学模拟的需要.     

混凝土碱骨料反应力学性质劣化机理研究

本文建立了混凝土三相介质(骨料、水泥砂浆及其交界面)细观颗粒模型,通过对不同碱骨料反应程度的混凝土试件进行单轴受压数值模拟,得到混凝土刚度退化和宏观损伤因子随碱骨料反应膨胀应变增加而增加的规律。基于细观层面,分析碱骨料反应引起的混凝土内部细观应力分布和细观损伤演化的规律。由数值结果可知,碱骨料反应造成骨料膨胀,在砂浆内产生细观拉应力,一旦超过材料的细观强度即产生微裂缝,使细观拉应力得到释放。这些微裂缝构成了混凝土内部的细观损伤,随着碱骨料反应发展,细观损伤范围不断增加,从而导致碱骨料反应的混凝土力学性质的劣化。     

混凝土劈裂抗拉力学性能的细观数值研究

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,在细观层次上将混凝土看成是由硬化水泥砂浆体、粗骨料颗粒及二者间的黏结带构成的三相非均质复合材料。利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和劈裂抗拉,并对其劈裂抗拉破坏进行了研究。结果表明:骨料与砂浆的界面是混凝土劈裂抗拉破坏的薄弱环节,所采用的数值模拟计算方法基本可行。     

基于粘结裂缝模型的混凝土受拉性能数值模拟

为研究混凝土细观结构对于混凝土受拉性能的影响,采用自编程序建立骨料形状为圆形、椭圆形以及随机多边形三种混凝土细观模型。并批量插入粘结单元,形成粘结裂缝模型。与已有实验对比验证数值模型的准确性。在此基础上讨论了网格尺寸、骨料形状以及数值模型细观参数对于混凝土受拉性能的影响,结果表明:混凝土细观粘结裂缝模型可以很好的模拟混凝土宏观开裂,网格尺寸对于混凝土细观粘结裂缝模型的受拉性能、裂缝扩展形态影响很小,骨料随机分布以及骨料形状对于混凝土裂缝扩展形态影响很大,对于受拉性能影响很小。界面粘结单元的粘结强度和断裂能对混凝土的宏观受拉性能有较大的影响,研究混凝土的力学性能时应优先考虑界面的影响。     

预静载作用下混凝土梁的动弯拉强度

动弯拉强度是高拱坝抗震设计中的控制性指标之一。有关试验发现一定预静载水平对混凝土动弯拉强度有强化作用，因此，对这一试验现象的探究具有工程应用价值。本文基于混凝土细观力学方法，对湿筛和全级配混凝土梁进行三分点冲击弯拉数值模拟，试图在不同随机骨料模型和不同静预载作用下寻求混凝土梁动弯拉强度的变化规律。计算结果显示，不同细观骨料模型具有相似的规律，即随预静载增大，混凝土动弯拉强度上升，至一定峰值后回归到静载强度。取跨中不同细观区域宽度和具有不同变异性的细观界面单元材料参数，对梁进行三分点弯拉数值模拟发现，动弯拉强度受混凝土细观结构不均匀性的影响，不均匀性越强动载增强系数越大。     

大坝混凝土楔入劈拉试验的并发多尺度区域分解数值模拟

并发多尺度区域分解法应用于复合材料力学性能的多尺度数值试验研究,可在同一有限元模型中分别实现对损伤子区域的高精度细观网格剖分和对线弹性子区域的高效率宏观网格剖分。采用随机骨料模型模拟大坝混凝土细观结构,再结合并发多尺度区域分解法,建立了大坝混凝土的并发多尺度区域分解有限元模型;然后,将模型应用于全级配随机凹凸型骨料试件的楔入劈拉试验数值模拟。计算结果表明:(1)该模型能够重现大坝混凝土楔入劈拉试件的跨尺度破坏过程,计算所得的P_h-CMOD曲线以及宏观裂缝区扩展模式均与已有文献的物理试验结果相符;(2)模型的最终计算规模仅为全细观尺度有限元模型计算规模的43.18%。数值试验模拟结果与物理试验所得结果的一致性说明模型合理,此外,计算规模的减小使得模型的计算效率得到了显著提升。     

碾压混凝土渗透系数的研究

在室内试验的基础上研究了碾压混凝土全级配及过湿筛的本体与层间结合试件渗透系数、及与抗渗标号的关系，对碾压混凝土的渗透性及其影响因素进行了分析。     

沙牌水电站拱坝碾压混凝土基质-骨料界面特性及微观机理研究

在对沙牌碾压混凝土拱坝所使用的低脆性水泥与花岗岩骨料性能试验研究的基础上,借助微观测试手段,对不同水泥品种与骨料岩性的碾压混凝土的基质-骨料界面特性与基质水化产物形貌进行了系统的测试与分析,进而探讨了其界面效应与微观机理,并从碾压混凝土宏观性能对微观机理给予了验证。     

金安桥水电站玄武岩骨料碾压混凝土应用研究

金安桥水电站大坝为玄武岩骨料碾压混凝土重力坝。玄武岩骨料属火成岩,密度大、质地硬脆,造成碾压混凝土用水量、拌和物性能与石灰岩骨料碾压混凝土相比,差别很大。通过对玄武岩骨料碾压混凝土性能试验研究,配合比设计采取外掺石粉代砂、提高外加剂掺量、低VC值,施工过程中对VC值进行动态控制等技术措施,有效地改善了玄武岩骨料碾压混凝土的可碾性、液化泛浆和层间结合质量,方便大坝温度控制,提高抗裂性能。机口混凝土性能检测和钻孔取芯及压水检查表明,玄武岩骨料碾压混凝土的强度、变形性和耐久性均满足设计要求,整体抗渗性能良好。     

粗骨料表面裹粉对碾压混凝土性能的影响

 龙滩水电工程使用的粗骨料为石灰岩碎石，在运送过程中骨料表面容易产生裹粉现象。通过对粗骨料抗磨耗性能、物理性能及裹粉性能进行研究，使用不同裹粉含量的粗骨料拌制碾压混凝土，分析了粗骨料表面裹粉对碾压混凝土力学性能、耐久性能的影响。结果表明：粗骨料抗磨耗能力略差，粗骨料表面裹粉对碾压混凝土的抗压强度、极限拉伸值及引气剂的引气效果影响较小，对碾压混凝土抗渗、抗冻性能影响不大。     

鲁地拉水电站混凝土骨料料源选择研究

鲁地拉水电站混凝土工程量大,骨料料源有灰岩料场、砂岩料场、正长岩料场以及开挖碴料,开挖碴料又分为砂岩、正长岩2种,骨料料源复杂。通过对不同类型的骨料料源进行综合技术经济比较,最终选择以砂岩开挖碴料加工碾压混凝土粗骨料、以料场开采的正长岩为主加工碾压混凝土细骨料及常态混凝土粗、细骨料的方案。     

全断面三级配碾压混凝土重力坝渗透稳定研究

随着施工工艺的发展,中低碾压混凝土坝防渗体系逐渐由传统二级配混凝土防渗过渡到三级配混凝土防渗,或者直接不设防渗层,但相应防渗层厚度尚未明确。在探讨碾压混凝土渗透系数取值问题的基础上,对百米级全断面三级配碾压混凝土坝开展了渗流计算及渗透稳定分析。结果表明,百米级高重力坝上游防渗区采用C20三级配碾压混凝土,能满足结构渗透稳定要求。在此基础上给出了防渗厚度建议值供工程设计人次参考。     

原材料品种对水工碾压混凝土性能的影响

为解决某大型水电站工程大坝碾压混凝土当地原材料品种的科学合理应用问题,选择当地原材料(普通硅酸盐水泥、花岗岩人工骨料、F类 Ⅱ 级粉煤灰)开展了碾压混凝土性能试验,并根据水泥、骨料和粉煤灰等材料品种,比较其与龙滩水电站工程碾压混凝土的拌和物性能、物理力学性能、变形性能、耐久性、热力学性能等方面的差异,探讨了主要原材料品种差异对碾压混凝土性能的影响及作用机理。结果表明:采用当地原材料可配制出满足设计技术要求的碾压混凝土;碾压混凝土的拌和物性能主要受水泥标准稠度用水量、骨料颗粒级配及吸水率等因素的影响;物理力学性能、变形性能和耐久性则由水泥品种、粉煤灰品种及掺量、粉煤灰中CaO和烧失量含量、骨料强度等综合因素控制;碾压混凝土的绝热温升值主要取决于水泥品种、水化热及水泥用量,水泥水化热值越低,水泥用量越少,则碾压混凝土绝热温升值越低。基于试验研究成果,提出了大坝碾压混凝土应合理选用当地材料的建议。     

碾压砼配比设计与质量控制

本文介绍了铜街子工程碾压砼配合比设计方法、水泥、粉煤灰、外加剂、骨料品质,配合比选择试验.碾压砼拌和、平仓、碾压、结构缝的形成、施工缝处理、骨料分离的防止与处理措施。施工期原材料的检测,施工质量V_c值、拌和时间、机口抽检碾压砼的力学指标、铺料、碾压、密实度等检测成果。     

桃林口水库大坝碾压混凝土施工

桃林口水库碾压混凝土坝为“金包银”形式．根据碾压混凝土及常态混凝土的不同特点，在施工中严格把握各施工环节，并对异种混凝土的结合及高温季节混凝土的温控问题采取了必要的措施，效果较好．质量评定结果表明，混凝土施工质量的各控制指标均符合设计要求，混凝土芯样外现致密、光滑，骨料分布基本均匀．     

百色碾压混凝土重力坝混凝土设计优化

百色水利枢纽全断面RCC重力坝高130m，经设计优化，采用高强度的辉绿岩人工骨料，较小的粗骨料粒径，中热硅酸盐水泥，高掺粉煤灰及一定量石粉，允许较高的水胶比。因此，混凝土和易性得到了改善，RCC最终粉热温升大幅减少，RCC抗压强度和弹模数值由超标向设计值回归，适应了RCC主坝的高强度施工，也改善了RCC主坝的地震应力和温度应力。