考虑极限倾覆失效的混凝土坝整体稳定状况分析

主要失效模式的识别和确定是大坝安全分析中的重要内容,传统分析将正常使用极限状态和极限失效状态混合考虑。针对这一问题,以重力坝为例,将应力超限失效包含在极限倾覆失效状态中,由力矩平衡推导得到了极限倾覆失效的状态函数;同时,提出了相应状态函数中参数的确定方法和估算方法。以此为基础,建立了包含主要极限稳定失效状态的重力坝的通用系统失效模型。分析了某在役重力坝的整体稳定状况,结果表明对于坝基为软弱完整基岩的情形,应考虑基岩强度不足引起的重力坝-基岩系统极限倾覆整体失效模式。     

某重力坝考虑混凝土拉压损伤的地震响应分析

本文结合某实际重力坝工程,采用有限元软件ABAQUS的混凝土材料塑性损伤本构模型模拟了其混凝土材料在地震荷载作用下拉压损伤、拉压转换的全过程,并通过地震超载的方式使混凝土重力坝逐步达到极限状态,探讨了混凝土重力坝拉压损伤演化过程和变化趋势。通过与仅考虑混凝土受拉损伤在不同地震超载系数下的计算结果对比,还考虑混凝土受压损伤对重力坝强震破坏过程和极限抗震能力分析的影响。研究结果表明,同时考虑拉压损伤和只考虑拉损伤的极限抗震能力相同,且重力坝的强震损伤极限状态主要是由受拉损伤控制,同时在多轴应力状态下,拉压损伤有可能在同一部位同时出现。     

三峡船闸混合式闸室墙稳定研究

 介绍采用地质力学模型研究三峡船闸四闸室混合式闸室墙的稳定问题。分析了在船闸闸墙后的岩体中存在倾向闸室的陡倾角裂隙和由两组陡倾角裂隙构成的不稳定岩体——楔形体对闸墙稳定产生的影响以及在墙后渗压力作用下船闸闸墙与基岩不同接缝形式的锚杆应力分布规律；闸墙墙体、重力式墙、楔形体的位移情况；在超载情况下船闸的破坏机理和破坏发展过程。研究表明锚杆对闸墙的整体稳定起到了较好的作用，闸墙的破坏主要取决于锚杆和砂浆的极限粘接强度。锚杆的应力分布规律和最大拉应力出现的部位均与闸墙和基岩的接缝方式有关。     

全级配混凝土在破坏时的应力和变形关系

为了探讨全级配大骨料混凝土的多轴受力状态，本文采用试验的方法比较了全级配混凝土和湿筛混凝土在双轴拉压受力情况下在破坏时的强度和变形特性。通过对试验结果的分析看出，不论混凝土试件的骨料和尺寸大小如何，其破坏时的极限应力包络线都是相似的，并都可近似用一直线来代替，文中给出了这些极限应力的回归表达式。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时混凝土的主拉应变与其平均应力具有较高的相关性，而混凝土的主压应变则与在受压方向上的最大压应力值同混凝土的单轴受压强度的比值具有较高的相关性。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时的应力应变关系曲线具有相似的外形，其本构关系曲线可用统一的模式来描述。最后，用三组图形比较了试验测量结果和给定的本构关系方程的吻合性。     

关于混凝土抗拉和抗裂设计强度

问:混凝土构件受拉,接近破坏时的拉应力比开始出现裂缝时的拉应力大,为什么规定抗拉设计强度R_1反而比抗裂设计强度R_1为小呢?(王树钊问) 答:首先应当说明,混凝土“接近破坏时的拉应力比开始出现裂缝时的拉应力大”的提法是不确切的。当混凝土内的应力达到极限抗拉强度,混凝土即会开裂,我们也即认为混凝土达到破坏。因此,     

原状黄土单轴抗拉特性研究

通过单轴拉伸试验,研究原状黄土的拉伸特性。结果表明:在单轴拉应力作用下原状黄土的应力应变曲线为应变硬化型,试样的破坏表现为脆性破坏。初始含水率对原状黄土抗拉强度的影响极其显著,抗拉强度与初始含水率呈幂函数关系;试样破坏时的极限拉应变随含水率的增大出现先减小后增大的现象,在含水率为18.2%时的极限拉应变最小,为0.029%。     

钢筋混凝土迭合梁非线性有限元分析

1混凝土本构关系和破坏准则1．1单向应力状态下的本构关系和破坏准则单向受压应力应变关系采用Saenz公式[1]式中σ——应变为。时的应力；E0——初始弹性模量，Es——最大应力点处的割线模量；εc——圆柱体抗压强度对应的应变。单向受压，认为混凝土达极限压应变。c。—－0．0033时破坏；单向受拉，认为混凝土应力达极限抗拉强度人时破坏，单向受拉应力一应变关系取为直线。1．2双向受力下的本构关系和破坏准则双向受力时，其本构关系采用D—P模式［’‘。引入等效中向受力应力应变关系，有式中。i——主应力Z。；；——等效一一＄－lbJ…     

青龙U型薄拱坝极限承载能力及渐进破坏模式分析

U型碾压混凝土薄、高拱坝在国内外尚不多见,其中湖北省青龙拱坝因地形条件的独特尤为特殊,应力分布规律较常规V型拱坝有根本性差异,即在距坝底1/4坝高的下游坝面拱冠处出现较大面积的拉应力区,因此对青龙U型薄拱坝破坏机制及安全度的探讨非常必要。基于带拉破坏Drucker-Prager准则,利用强度储备系数法和超载法,分别对青龙拱坝的极限承载能力进行弹塑性有限元分析;运用位移突变法、塑性区贯通及收敛性等破坏判据,探讨其破坏机制,评价其整体安全度。结果表明:选用分析承载能力的方法不同,则青龙U型薄拱坝在极限承载过程中上、下游坝面破坏形态不同,但坝体最终的破坏形态基本一致;总结了其渐进破坏模式特点,并指出其在极限承载过程中由于应力的自行调整,拉应力减小或消失,满足稳定安全要求。     

围岩释放应力对岩壁吊车梁受拉锚杆受力性能的影响

地下厂房岩壁吊车梁受拉锚杆的分析和设计是否应考虑及如何考虑围岩的释放应力与吊车轮压应力的叠加,是目前水电工程界争论较多的问题之一。利用经典力学平衡理论,分析了岩壁吊车梁受拉锚杆的围岩释放应力及吊车轮压应力的形成机理,揭示了各个不同受力阶段岩壁吊车梁受拉锚杆的承载机理和应力传递规律,在此基础上分析了围岩释放应力对岩壁吊车梁承载能力极限状态和正常使用极限状态的力学性能的影响机制。结果表明,围岩的释放应力相当于加载之前对受拉锚杆施加了预应力,它能改善岩壁接合面的开裂及梁体变形性能,但不会对岩壁吊车梁的承载能力极限状态产生正面或负面影响;由岩壁吊车梁极限平衡条件得出的受拉锚杆的吊车轮压应力不应与围岩的释放应力相叠加。上述研究成果可为岩壁吊车梁受拉锚杆的设计提供理论依据和技术支持。     

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的二级配混凝土材料成型的本体、层面处理和层面不处理试件,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均有所提高;在有拉应力存在的状态下,所有试件抗剪强度均有所降低;复合应力状态下三种试件强度和变形特性有一定的差异。在以上试验基础上提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。     

小湾拱坝运行期温度场反演与应力仿真分析

拱坝所处的运行环境复杂,受力状态复杂,其真实的工作状态往往与其设计状态存在一定的差异,因此开展基于坝体温度和变形监测资料,反演坝体与基岩材料参数,仿真坝体的应力状态的研究。通过有限元方法,基于小湾拱坝实测温度,拟合上下游坝面的温度边界条件,并对拱坝运行期温度场进行了仿真;基于变形监测资料,反演坝体和基岩弹性模量;基于反演得到的坝体温度场与材料弹性模量,对小湾拱坝进行应力仿真分析。研究表明:小湾拱坝下游面温度分布总体呈现出两侧坝段高于中间坝段的规律;运行期坝体混凝土的弹性模量相对于试验值约提高30%;在冬季时,上游坝面水位以上部分出现局部拉应力,下游坝面在坝基交界面附近由于应力集中出现局部拉应力,但不至于影响工程安全运行。     

小型灌排U型槽施工期结构受力分析与优化研究

渠槽预制构件在施工期破损现象较为普遍,亟需提高构件的结构承载能力.本文以预制U型槽为研究对象,分析构件在实际施工中的受力特征,采用材料力学和有限元法分析构件应力状况;若构件最大拉应力超过混凝土极限弯拉强度,构件会发生脆性破坏,从混凝土材料角度阐释了构件破损机理,同时对构件结构提出了优化建议:增加构件槽底局部厚度或提高混凝土强度等级,实现降低构件承受的最大拉应力、增大混凝土极限弯拉强度的效果,进一步增强构件结构实际的承载能力,有助于提升农田水利工程质量.     

不同倾角厚层灰岩极限拉应变确定方法研究

岩土工程中广泛应用极限分析法判断岩土体的局部破坏和整体破坏，其中极限应变值的确定是关键。基于室内试验、FLAC^3D有限差分和PFC^2D离散元方法，对7种不同倾角厚层灰岩岩样进行巴西劈裂试验及对应的数值模拟，研究其抗拉力学参数各向异性特征和破坏过程，并对3种确定极限拉应变的方法进行对比分析。研究结果表明：不同倾角的层状灰岩其抗拉强度和峰值应变具有各向异性特征；0～90°倾角岩样破坏模式从基质拉裂破坏逐渐向拉-剪复合破坏、层理拉裂破坏转变；应力-应变曲线弹性阶段的终点纵坐标为极限拉应变，其大小约为破坏拉应变的70%,当应变超过极限拉应变后裂纹开始萌生、扩展从而进入塑性阶段；3种方法得出的极限拉应变值随岩层倾角变化规律相似，量值差异较小。将室内试验和数值模拟相结合能从宏细观层面多角度展示含层理灰岩岩样裂纹萌生、扩展及贯通的全过程，对于岩土工程设计中的参数取值具有重要的指导意义。     

锚筋桩的设计与计算

锚筋桩是在岩石地基内钻孔浇注的钢筋混凝土(或砂浆)桩,用以加固岩石地基和锚固混凝土建筑物,使之保持稳定。桩身结构为钢筋混凝土轴心受拉构件。现行的锚筋桩单桩承受拉力为40～60t,如在设计上稍加改进,则可达到100t以上,其经济价值可进一步提高。锚筋桩在拉力作用下,桩身和桩孔孔壁岩石将产生变形,桩顶与基岩面之间将产生相对位移。桩的设计应尽量控制孔壁基岩的应力变形在弹性范围以内,以便外荷载卸除之后,不残留永久变形。本文按弹性理论的假定,提出了桩孔应力变形的计算方法。锚筋桩孔孔壁应力超过极限抗剪强度时,桩孔产生剪切破坏。此时孔壁应力图形接近矩形,这个图形的面积除以安全系数,如能与弹性阶段应力图形面积相接近,则两个工作阶段计算相应的设计允许荷载可彼此协调。为此,极限破坏阶段的安全系数以不小于3为宜。群桩使被加固的地基形成整体。岩体的破坏形式为整片抬动。核算岩体稳定时,建议根据岩石的风化破碎程度取安全系数为1.5～2.0。     

带初始材性缺陷梁加固后力学模型研究

既有混凝土结构难免存在带有初始材性缺陷的 ＲＣ构件,其加固可行性及力学行为与正常混凝土构件不同,当前缺乏针对性研究成果。为此,采用玄武岩纤维（ＢＦＲＰ）布加固了 2根混凝土材性不符合设计要求的 ＲＣ梁,另有 1根未加固梁作为对比梁,共计测试了 3根梁。通过试验加载观察缺陷梁在加固前后的受力特征、破坏模式和极限抗弯承载力,分析相应的力学模型,最后根据极限状态下的破坏模式,采用“系杆 －拱”模型推导出缺陷梁加固后极限承载力计算公式。结果表明:随着外荷载和破坏程度的增加,加固梁由正截面抗弯模型进化到“梳状拱”受力模型,再变为极限状态下的“系杆 －拱”模型;梁底 ＢＦＲＰ布加固结合梁端 Ｕ型锚固措施可以有效提高缺陷梁的抗弯刚度、屈服荷载和极限承载力;提出的承载力计算公式计算值和试验值吻合良好且适中保守。     

拱坝温度应力三维仿真计算的可靠度分析

在“拱坝温控措施优化和横缝开度仿真计算研究”、大坝应力全过程仿真计算的基础上,应用大坝应力拟合极限状态曲面报告进行可靠度分析,采用离散化降维解法,并基于两种混凝土强度破坏准则研制了计算程序,求解了拱坝强度可靠指标,为混凝土拱坝的结构可靠度设计提供了理论参考。     

缅甸YEYWA重力坝电站进水口坝段结构分析

基于线弹性三维有限元法,采用ANSYS有限元软件,就YEYWA碾压混凝土重力坝电站进水口坝段的坝体以及进水口两端面利用国内的水利标准,对其分别进行了静力与动力响应分析,研究了该坝段的位移和应力分布情况,并基于极限状态设计原则,对各工况下的坝踵、坝趾应力极限状态进行了验算.结果表明:各种工况下,坝体位移变化符合常规规律,应力基本满足抗拉、抗压要求,且抗压具有较大的安全裕度,该进水口坝段满足抗震要求.     

重力坝廊道周边应力有限元分析

结合清峪水库重力坝工程设计廊道配筋研究课题,采用ANSYS有限元软件,建立考虑地基变形影响的坝体廊道平面有限元分析模型。通过计算分析,获得了廊道周边应力分布特性和基岩弹性模量对坝基灌浆廊道最大拉应力的影响规律。对比有限元与无限域中标准廊道的计算成果,得到了标准廊道计算成果的适用条件及其拉应力、拉应力合力随基岩坝体弹模比的关系曲线。     

拱坝温度应力三维仿真计算的可靠度分析

在“拱坝温控措施优化和横缝开度仿真计算研究”、大坝应力全过程仿真计算的基础上，应用大坝应力拟合极限状态曲面报告进行可靠度分析，采用离散化降维解法，并基于两种混凝土强度破坏准则研制了计算程序，求解了拱坝强度可靠指标，为混凝土拱坝的结构可靠度设计提供了理论参考。     

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。