三门峡水利枢纽底孔应力试验分析

三门峡水利枢纽溢流坝段导流底孔改建为永久泄流排沙底孔后，改变了底孔的结构受力条件，底孔应力在新的运行条件下能否满足强度要求，是设计中的一个关键问题。底孔应力十分复杂，因此采取综合分析方法，包括应力试验、现场观测、三维有限元应力分析等，并根据应力结果提出了改建措施，保证了结构的安全。     

动载对砂土中水平应力的影响

本文介绍了在动载作用下砂土中水平应力变化的实验研究成果。在一个垂直振动的振动台上对３号渥太华砂样进行振动，用一个改装的固结仪环测试静止水平应力。实验结果表明：对正常固结砂，水平应力随振动时间增加而增加，增加的数值与砂的密实度和振动强度有关。对于静止土压力系数高的超固结砂，水平应力随振动时间增加而降低。论文中还给出了试验样品的应力路径     

大体积混凝土通仓浇筑水平约束应力分析

以混凝土拱坝的一个坝段为例，通过仿真分析方法，在同等条件下计算了不同浇筑块长度的温度过程与应力发展过程。从各块体中部最高温度，最大水平约束应力，断面平均水平约束应力，典型点应力发展过程，正反向应力变幅5个方面，比较系统地阐述了大体积混凝土通仓浇筑问题，分析结果在一定程度上支持了混凝土超长浇筑块施工。     

循环加载条件下土的应力路径本构模型

土的应力应变关系与应力路径密切相关，充分接近的两条加载路径所产生的变形基本相同，因此可将任意应力路径转化为与其充分接近且易于计算变形的应力路径，从而获得变形。在此基础上，本文通过定义两个应力状态的参量，分别描述等应力比循环加载和等平均应力循环加载条件下土的塑性变形规律，以及两者的相互影响，并给出一个新的加卸载准则，在不增加任何土性参数的条件下，将现有的土的应力路径本构模型扩展应用于循环加载条件，建立了循环加载条件下土的应力路径本构模型。通过与试验结果的比较表明，本文提出的循环加载模型可较合理地反映土在往复荷载作用下的变形特性。模型简单易用，只含5个土性参数，并具有明确的物理意义。     

考虑剪切中主应力方向的砂土本构模型

考虑状态依赖性的弹塑性本构模型是当前现代砂土本构理论发展的一个主流方向，但目前所引用的状态参量虽能够反映孔隙比与平均有效应力的联合效应，但尚不能反映剪切过程中的主应力方向对砂土应力—应变关系的影响。大量复杂应力条件下的空心扭剪试验证明，剪切中的主应力方向对砂土的变形和强度特性具有重要的影响。本文在考虑砂土状态依赖性的本构理论的基础上，提出了一个含有主应力方向的砂土状态参量，并将其同时引入剪胀方程和塑性模量，以此为基础建立了一个能够反映剪切中主应力方向的砂土弹塑性本构模型，通过同相关试验数据的对比和分析，验证了该模型可以较好地模拟砂土在不同主应力方向下的应力—应变关系。     

多轴应力条件下碾压混凝土层面抗剪强度试验研究

针对碾压混凝土重力坝和拱坝等坝体真实的工作受力状况，对碾压混凝土拱坝所用二级配混凝土材料成型的本体、分层处理和分层不处理试件，进行了单轴及多轴应力条件下的剪切试验研究。试件尺寸为150mm×150mm×150mm，试验比较了不同应力状态对本体和含层面试件的抗剪强度和变形特性的影响，结果表明，在低应力压剪和压压剪应力状态下，所有试件抗剪强度和极限变形都有所提高，在有拉应力存在的状态下，所有试件抗剪强度有所降低，复合应力状态下三种试件强度和变形特性有一定的差异。在以上试验基础上给出了碾压混凝土在复杂应力状态下的多轴剪切强度破坏准则。     

高强混凝土双轴徐变数值模拟及试验验证

以均质连续介质为假设建立高强混凝土多孔介质徐变数值模型，分析不同双轴应力组合对徐变效应的影响，以获得高强混凝土在双轴应力状态下的徐变发展规律，同时开展高强混凝土双轴徐变试验论证.计算结果和试验结果均表明徐变系数和应力状态密切相关，双轴应力状态下混凝土徐变系数小于单轴应力状态，且竖向应力对徐变系数影响较大；在试验和计算条件下，180 d双轴应力状态的徐变系数分别为相应单轴状态的73%和90%左右.     

平面P波入射软弱结构面传播特征研究

软弱结构面在动载作用下易发生失稳破坏，影响工程与场地安全。基于软弱结构面理论模型，采用应力波理论，分别考虑粘结与滑移边界条件，推导了P波入射软弱结构面的透反射系数表达式，并采用数值方法对理论结果进行对比验证。讨论了P波入射角、频率等因素对应力波传播的影响。研究结果表明：粘结与滑移边界应力波透反射特性相近，但滑移状态下应力波存在能量损耗；软弱结构面存在高频滤波特性，需要关注低频时结构面的稳定性；软弱结构面等效摩擦角越大越难发生剪切变形；波阻抗比对应力波透反射系数的影响存在一个阈值，超过这个阈值则透射系数保持恒定；应力波透反射系数随着充填材料厚度增大呈现周期波动变化，该周期可能与入射P波波长相关。研究结论有助于在岩土工程中确定潜在滑移软弱结构面，为抗震加固、岩土爆破工程等提供理论依据。     

膨胀土侧向卸荷试验研究及归一化特性分析

【目的】为探究膨胀性黏土在侧向卸荷应力路径下的应力-应变特性，【方法】以合肥地区典型膨胀土为研究对象，开展了侧向卸荷应力路径三轴试验，分析了卸荷应力路径下合肥膨胀土的破坏形态、应力-应变特征和强度指标，并基于Kondner双曲线模型，获得了膨胀土卸荷模型参数，对其卸荷应力-应变曲线进行了归一化分析，建立了其归一化方程。【结果】结果显示：在侧向卸荷路径下，膨胀土在不同围压下呈现出剪切、鼓胀劈裂和鼓胀3种破坏形态；膨胀土卸荷应力路径下应力—应变曲线呈双曲线型，为典型应变硬化型土；卸荷路径下膨胀土的黏聚力c=68.4 kPa,明显小于常规加载黏聚力c=101.7 kPa。基于Kondner双曲线模型，建立了以幂因子σ^0.466为归一化因子的膨胀土卸荷归一化经验方程，通过试验验证，该归一化经验方程对合肥地区典型膨胀土卸载应力-应变拟合度达到99%以上，【结论】采用该模型预测合肥地区典型膨胀土在卸荷路径下的应力-应变曲线较为理想。研究结果可为合肥地区典型膨胀土的卸荷工程提供理论支持。     

立波作用下海床的有效应力与液化分析

波浪作用下海床的稳定性与液化分析是海底管线、防波堤和海洋平台设计中必须仔细考虑的问题。本文推荐了一个循环荷载作用下土体的弹塑性实用本构模型，并给出了一种粉土的模型参数。该模型直接根据初始应力状态和循环应力的大小与作用时间计算土体的塑性应变增量，在有限元计算中不需要引入弹塑性矩阵。采用Biot理论和有限单元法，对海床有效应力的变化过程分析表明，波腹点下海床存在较大的液化可能性。波浪作用对海床存在一定的压密作用。     

全级配混凝土单轴疲劳特性细观数值模拟

为研究全级配混凝土在等幅、变幅及阶梯重复荷载作用下的疲劳特性,揭示材料特性与疲劳应力水平对其疲劳寿命的影响规律,通过自编程序建立二维随机骨料模型,运用有限元软件和耐久性疲劳分析软件进行联合仿真,对全级配混凝土细观结构进行应力分析和疲劳分析,探讨了不同骨料分布、骨料形状及疲劳应力水平对混凝土疲劳性能的影响,并估算了疲劳寿命。结果表明:在阶梯重复荷载作用下,骨料形状和分布对混凝土疲劳寿命影响较小,而疲劳应力水平对疲劳寿命影响较大;圆形和椭圆形骨料混凝土疲劳寿命较高,多边形骨料寿命较低;在疲劳加载破坏过程中,骨料界面先起裂,然后裂纹逐渐扩展贯通,最后导致整个试件完全破坏,可见骨料界面是混凝土中的薄弱部位,其寿命直接影响整个混凝土试件的寿命。研究成果为后续混凝土疲劳性能研究提供了参考。     

静水条件下超疏水性对混凝土 I 型裂缝扩展的影响

高水压力随水流浸入作用于结构缺陷或裂缝缝面导致结构开裂或裂缝扩展的工程问题在国内外多座高坝中均有发生。超疏水混凝土表面对水分具有较强的排斥作用，水流浸入裂缝的范围小于普通混凝土，对于上述工程问题应具有抑制作用。为此，将裂缝受力扩展考虑为 Boussinesq 问题，并借鉴 Westergaard 应力函数，推导了集中荷载下的缝面位移函数和均布荷载下的缝面位移和裂缝延长线应力函数。根据应变能释放率理论，建立了水流入浸导致裂缝扩展的计算模型与迭代步骤，可以进行不同疏水性材料裂缝扩展的定量分析。算例分析表明，相对普通混凝土，超疏水混凝土对高水压下的裂缝扩展具有较好的抑制作用，而且超疏水混凝土裂缝尖端具有更好的应力状态。     

全级配大体积混凝土的内时损伤本构模型

复杂应力状态下全级配大骨料混凝土的强度和变形是混凝土坝体等大体积混凝土结构非线性有限元全过程仿真分析所必需的重要资料。本文结合内时理论和损伤力学理论，在大量试验数据的基础上，考虑尺寸效应和骨料湿筛效应对损伤变量的影响，建立了适用于不同骨料级配混凝土的内时损伤本构模型。该模型不仅摆脱了一般弹塑性中屈服面的概念，而且反映了不同骨料级配混凝土受力时不同的损伤演变规律。应用本文建议的模型，计算了全级配混凝土以及湿筛二级配混凝土在不同应力状态下的应力-应变关系，所得结果与试验数据符合的较好，可作为拱坝及其他大骨料混凝土结构设计的依据。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

高混凝土坝考虑水表面张力影响的水力劈裂研究

水力劈裂是200m以上高混凝土坝、高碾压混凝土坝需要重点关注的安全隐患。为深入研究高混凝土坝的水力劈裂机理,研发了一种新型混凝土高压水劈裂试件,利用该试件进行了相同条件下水力劈裂及气压劈裂对比试验。研究表明,在静态加压条件下,混凝土发生破坏的水力劈裂水压显著大于气压劈裂的气压,混凝土断裂过程区中水的表面张力对裂缝扩展有抵抗作用。基于试验,提出了水表面张力抵抗劈裂作用的表达式,利用混凝土断裂力学中的裂纹尖端应力强度因子法,构建了考虑水表面张力作用的混凝土水力劈裂模型,该模型计算结果与试验结果吻合良好。应用水表面张力模型分析200m级重力坝水力劈裂影响,可进一步改进考虑高压水劈裂的特高混凝土坝设计。     

灰色系统模型在混凝土坝应力分析中的应用

在混凝土坝蓄水初期应力观测数据较少的情况下，为分析坝体的应力影响因素和变化规律，该文利用有限元确定性模型与灰色系统模型相结合的方法，建立了混凝土坝应力分析灰色混合模型。桃林口水库混凝土坝体的应力分析结果表明该方法是合理的。     

钢筋混凝土结构锈蚀损伤的解析解

分析了钢筋混凝土结构由于钢筋锈蚀所引发的损伤全过程。假设钢筋周围铁锈层厚相等并考虑混凝土的软化特性，提出了混凝土保护层锈蚀损伤模型，该模型将混凝土保护层的损伤全过程分为弹性变形和部分开裂两个阶段，通过建立和求解各阶段的微分方程，给出了每一时刻混凝土保护层中各点的位移和应力。基于这些解析解，获得了初裂时间、完全开裂时间和每一时刻的锈胀力。对不同的保护层厚度和锈蚀率将本文解析解与实验结果进行了比较，从而证实了本文解的有效性。最后，对计算结果进行了详细的讨论。     

清江隔河岩垂直升船机三维光弹性实验研究

清江隔河岩垂直升船机是一典型的三维空间结构,受力条件也非常复杂。本文用三维光弹性实验方法,研究了清江隔河岩第一级垂直升船机在自重、水压、外荷载(船箱平衡系统重及机械设备重)、风荷载、地震荷载作用下的结构应力状态,并对该结构在分缝施工情况下的结构应力进行了分析论证。通过几个阶段的试验,进一步完善了试验模拟技术,较全面地给出了隔河岩垂直升船机结构的应力分布规律。所提出的试验技术和结构应力分析,可供类似工程参考。     

大体积混凝土结构表面保温措施工程实例分析

为了避免某水电站坝体在施工和蓄水运行过程中因温度应力超过混凝土抗拉强度而产生裂缝,结合该大坝的实际工程情况,将大型商业有限元软件ANSYS与三维有限元温控主体程序RCTS相结合,对该水电站坝体在坝轴线方向横缝之间的整个坝段施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算。计算结果表明：坝体基础常态混凝土垫层部位在外温变化及基岩约束双重作用下,出现了较大的拉应力。混凝土表面铺设保温板后,减小了外界温度对混凝土的影响,垫层部位的最大应力有所降低。可见,混凝土表面铺设保温板是降低温度应力的有效措施。     

泄洪洞混凝土衬砌温控方案研究

为寻求衬砌混凝土的有效温控防裂措施,结合某泄洪洞混凝土衬砌实际情况,在考虑了混凝土热力学参数随龄期变化、混凝土实际浇筑过程对温度应力影响的基础上,设计不同的温控方案,利用大型有限元软件对泄洪洞衬砌混凝土温度场、温度应力场进行了三维仿真计算.结果表明:衬砌混凝土浇筑完后第2天达到最高温度,第3天表面出现较大的拉应力,混凝...