骨料特性对混凝土温度场的影响

基于考虑混凝土构造上的随机性、非均质性的细观有限元模型,模拟混凝土的绝热温升过程,研究混凝土细观结构的温度分布,重点讨论骨料特性如品种、分布、数量、尺寸等对两者的影响。结果表明,骨料品种对混凝土试件的宏观绝热温升过程影响明显,基于细观尺度的混凝土绝热温升预测需考虑该影响;混凝土内部存在温度差异,其非均匀性程度与骨料特性密切相关,但该种不均匀表现随龄期增长将逐渐消失。     

冬季早龄期混凝土表面保护时刻分析

通过仿真分析软件FZFX3D,以一个冬季开始混凝土浇筑的模型坝为例,计算了混凝土浇筑后表面一直裸露和浇筑后立即覆盖保温材料两种工况,分析了特定高程上混凝土的温度分布、热流量以及坝体整体温升,建议了冬季混凝土表面保护的最佳时刻。     

混凝土受压性能的均质细观数值模拟

将混凝土看作由骨料、砂浆及它们之间的界面组成的三相复合材料，在细观层次上建立了均质混凝土棱柱体试件的随机骨料模型，分别赋予细观单元弹脆性和弹塑性本构关系，研究了采用不同本构关系的混凝土棱柱体试件在单轴压缩荷载作用下的细观损伤演化过程，分析了宏观应力应变曲线的差异，并将计算结果与试验结果做了比较。结果表明：混凝土试件的破坏是由于细观损伤的积累导致的；界面相是混凝土材料内部最薄弱的地方；砂浆单元采用弹塑性本构关系时所得混凝土棱柱体受压的宏观应力－应变全曲线与试验结果吻合较好。     

均质混凝土受压性能的细观数值模拟

将混凝土看作由骨料、砂浆及它们之间的界面组成的三相复合材料,在细观层次上建立了均质混凝土棱柱体试件的随机骨料模型,分别赋予细观单元弹脆性和弹塑性本构关系,研究了采用不同本构关系的混凝土棱柱体试件在单轴压缩荷载作用下的细观损伤演化过程,分析了宏观应力应变曲线的差异,并将计算结果与试验结果做了比较。结果表明：混凝土试件的破坏是由于细观损伤的积累导致的;界面相是混凝土材料内部最薄弱的地方;砂浆单元采用弹塑性本构关系时所得混凝土棱柱体受压的宏观应力-应变全曲线与试验结果比较接近。     

混凝土试件细观结构的数值模拟

本文将常用混凝土级配曲线与三维富勒级配曲线作了对比分析，从而为基于瓦拉文公式的随机骨料模型对试件内截面进行细观结构的数值模拟提供了依据。在此基础上，采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化，利用有限元方法进行了混凝土湿筛试件、全级配试件单轴受压和全级配混凝土三分点梁弯拉细观结构数值模拟。通过单轴受压数值试验讨论了同一级配不同骨料分布、有限元单元尺寸及试件尺寸对极限荷载计算结果的影响。结果显示：(1)同级配不同随机骨料分布的影响在试验结果统计范围之内；(2)为了充分反映混凝土细观特性的非均性，单元尺寸应小于最小骨料粒径的三分之一；(3)湿筛试件与全级配试件数值模拟结果验证了试件的尺寸效应。在全级配混凝土三分点梁弯拉试验的模拟计算中，讨论了界面单元、固化水泥砂浆基底强度及损伤参数对计算结果的影响。通过细观结构数值模拟，直观显示了混凝土试件单轴受压和三分点梁抗弯曲试验在不同加载阶段微裂缝产生、扩展直至失稳的过程，及其宏观应力-应变曲线的变化情况。基于有关文献资料给定的混凝土各相参数得到的数值模拟结果与试验统计结果相符。     

干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值分析

对于海洋浪溅区或潮汐区的混凝土结构,水分主要以气相和液相两种形式存在于混凝土内部孔隙结构中。基于混凝土毛细吸水的非饱和流体理论,建立了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的一维非线性方程。考虑水分在干燥与湿润阶段传输的滞后性,分别建立了干燥和湿润两阶段单条裂缝处水分的传输速度模型。在细观层次上,将混凝土看作由粗骨料、砂浆、界面过渡区(ITZ)以及裂缝所构成的四相复合材料,利用含单条裂缝的二维格构网络模型,开展了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值仿真分析。通过与已有文献中的试验数据对比,验证了所建立的干湿交替下开裂混凝土中水分传输模型的正确性。利用以上数值模型,进而分析了干湿循环机制(干湿循环时间比、循环次数)以及裂缝宽度对水分分布的影响规律。结果表明:对于给定裂缝宽度,干湿循环时间比和循环次数决定着裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量分布;当裂缝宽度介于0.05~0.3 mm时,裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量随着裂缝宽度的增大而减少。     

混凝土骨料预冷热力学仿真分析

利用ANSYS软件,对混凝土骨料颗粒预冷传热问题进行了三维数值仿真分析。模拟了不同进出风口位置和进出风管直径下骨料仓内的温度分布,分析了不同因素对骨料颗粒冷却效果的影响,提出了合理的冷却仓结构设计参数,可为混凝土预冷系统的高效节能提供参考。     

寒潮期间早龄期箱形渡槽的温度效应分析

采用ANSYS有限元软件建立了山西中部引黄工程桥头渡槽混凝土T构3号块的有限元模型。在考虑昼夜气温变化的条件下,模拟了寒潮期间该渡槽早期的瞬态温度场和应力场。结果表明:该槽段截面侧墙的外表面和顶板与侧墙重叠处内外温差大,分别出现3.4 MPa和3.9 MPa的拉应力,需采取适当温控措施;计算节点的温度和温度应力都随昼夜气温变化而波动,且波动幅度和气温变化幅度成正比;在遭遇寒潮袭击、平均气温下降6℃的情况下,内外温差变大,该渡槽表面的应力提高0.5 MPa,这对于早龄期混凝土防裂是不利的。     

基于试验和仿真的混凝土早龄期抗裂特性方法研究

目前的混凝土抗裂性能研究方法存在不足,无法考虑工程实际中混凝土温度变化过程,不能考虑混凝土结构所受的约束状态,更不能考虑早龄期阶段的抗裂特性.针对这一问题,中国水利水电科学研究院自主开发了混凝土开裂全过程仿真试验系统,该系统既可以进行混凝土全龄期抗裂性能研究,试验得出真实温度历程、不同约束度条件下的混凝土材料参数,特别...     

碾压混凝土细观结构力学性能的数值模拟

本文在细观层次上将碾压混凝土看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆体、粗骨料颗粒及二者间的粘结带构成的两相非均质复合材料，以随机骨料模型代表碾压混凝土的细观结构，采用有限元技术模拟了劈拉试件的开裂过程，所得碾压混凝土的劈拉强度与试验结果基本吻合。为碾压混凝土破坏机理的研究、碾压混凝土力学性能的数值模拟提供了新的技术途径。     

混凝土早期弹模反应动力学模型及其应用

本文阐述了混凝土早期硬化的简单规律,并据此提出了混凝土早期弹模发展的反应动力学模型.将这一模型应用于南水北调工程某引水方涵洞结构,工程实例证明,本文模型能很好地模拟夏天温度高混凝土早期弹模发展快、冬天温度低早期弹模发展慢这一事实,很好地解释了方涵洞中部裂缝发展成因,证明了本文模型的可靠性与适用性.     

大体积混凝土绝热温升试验新方法

现有大体积混凝土绝热温升试验仪器只能进行28 d试验,由于掺用粉煤灰较多,实际上在28 d以后,混凝土温度还将继续上升,故有必要延长绝热温升测试时间。本文建议一种新的试验方法,试件表面包裹保温层,试验时间可延长至180 d。     

早铃期混凝土减震爆破技术研究

在分析爆破震动对早龄期混凝土的破坏机理、强度影响的基础上,对比了早龄期混凝土的爆破安全振动速度标准。以绍兴某引水工程隧洞爆破施工为例,通过布置减震孔,选择合适装药结构和控制爆破最大装药量的综合减震方法,对桩号14 + 516一14 + 540段早龄期混凝土进行了减震保护。经过工程现场监测数据分析,综合减震措施效果明显。     

混凝土绝热温升的新计算模型与反分析

针对目前常用的绝热温升表达式只考虑了混凝土龄期影响而使计算的温度场不能完全反映实际情况的问题,提出了不但可以考虑混凝土龄期的影响,还可以考虑混凝土温度的影响和水泥水化反应完成程度的影响且计算也较方便的混凝土绝热温升新的计算模型,并给出了如何根据实验资料决定计算参数的方法,以及根据工程实测温度进行反分析以求出计算参数的方法。实际算例表明,该计算模型具有相当好的计算精度。     

涵闸工程施工期混凝土温度监测系统与水化热参数反演

针对涵闸工程混凝土温控防裂需要,研制了全自动化数字测温系统。该系统的硬件部分由数字式温度传感器、采集单元、GPRS DTU组成,软件部分包括中心服务器软件和客户端软件。系统实现了GPRS公用无线网络覆盖范围内无人值守、多测点远程测量和数据实时共享,具有体积小、无需布线、运行稳定、精度高等特点。经过实际工程多次应用,系统运行稳定可靠,达到预期性能。基于以上系统的测量数据,结合三维非稳定温度场数值计算,对特定工程的水化热参数进行了反演。规范给出普硅42.5水泥水化热参数为m=0.69,n=0.56;而根据实测数据反演的结果为m=1.85,n=0.79。根据两组参数分别进行了三维温度应力计算,得到完全不同的计算结果,前者温度应力未超标,后者多处超标需要采用温控防裂措施才能保证结构防裂安全。因此对实际工程进行温度监测和水化热参数反演是非常必要的。     

Assessment of early-age cracking of high-performance concrete in restrained ring specimens

High-performance concrete(HPC)is stronger and more durable than conventional concrete.However,shrinkage and shrinkage cracking are common phenomena in HPC,especially early-age cracking.This study assessed early-age cracking of HPC for two mixtures using restrained ring tests.The two mixtures were produced with water/binder mass ratio(mW/mB)of 0.22 and 0.40,respectively.The results show that,with greater steel thickness,the higher degree of restraint resulted in a higher interface pressure and earlier cracking.With steel thickness of 6 mm,19 mm,and 30 mm,the age of cracking were,respectively,12 days,8 days,and 5.4 days with the mW/mB=0.22 mixture;and 22.5 days,12.6 days,and 7.1 days with the mW/mB= 0.40 mixture.Cases of the same steel thickness show that the ring specimens with a thicker concrete wall crack later.With the mW/mB = 0.22 mixture,concrete walls with thicknesses of 37.5 mm,75 mm,and 112.5 mm cracked at 3.4 days,8.0 days,and 9.8 days,respectively;with the mW/mB= 0.40 mixture,the ages of cracking were 7.1 days,12.6 days,and 16.0 days,respectively.     

预应力混凝土组合单元的结构多场效应数值分析

为开展外界温度、荷载和预应力作用的混凝土结构数值分析,提出了一种针对预应力混凝土结构分析的单元模型。采用单独的空间杆单元模拟预应力钢筋,通过自由度变换把空间杆单元的节点自由度用实体单元节点自由度来表示,在单元网格划分时可不必考虑预应力钢筋方位,且无须固定在实体单元节点上,能直接求解预应力对结构产生的变形和内力。应用本文提出的单元信息生成技术,可方便地生成组合单元中的信息。在此基础上,编制了预应力钢筋混凝土结构分析的温度场和徐变应力场三维有限元程序。算例的对比分析表明,该程序能够有效模拟预应力混凝土结构分析在温度、荷载和预应力作用条件下的结构响应。