碾压混凝土坝诱导缝研究进展

碾压混凝土坝诱导缝研究近年来发展较快,为了对其有一个全面地了解,对碾压混凝土坝诱导缝的研究状况从三个不同的方面进行了介绍,同时对诱导缝等效强度研究中存在的问题作了分析,并针对存在的问题讨论了诱导缝的一些研究方向。     

碾压混凝土断裂韧度尺寸效应的试验研究

进行了不同尺寸碾压混凝土三点弯曲试件的断裂试验。对实验结果进行分析,得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的普通混凝土断裂韧度尺寸效应公式结合,通过对几种模型的计算结果的分析比较,得到了碾压混凝土所适用的断裂韧度尺寸效应公式。     

基于尺寸效应的混凝土有效裂缝扩展量研究

根据混凝土材料断裂过程区存在尺寸效应这一特点，结合断裂韧度尺寸效应公式对混凝土有效裂缝扩展长度做了相应的研究，得到了基于尺寸效应规律的有效裂缝扩展长度的表达式。运用该公式对已有试验资料进行分析比较，得出此公式适用于单直线软化模型，不适用于双直线软化模型的结论。     

小湾拱坝诱导缝模拟计算

对小湾拱坝设置底部诱导缝进行了合理模拟,并应用三维有限元方法对设缝前后拱坝的工作性态进行了计算分析.结果表明:设置诱导缝,可改善坝踵附近的应力分布,从而起到保护坝体的作用,且对拱坝的整体稳定安全度影响很小.     

碾压混凝土诱导缝等效强度和应力强度因子研究现状

碾压混凝土筑坝技术在我国已经得到了极为广泛的应用,对诱导缝的等效强度理论研究、诱导缝数值分析发展、应力强度因子等几个方面研究现状作了简要地介绍,并对其中的一些内容的发展方向作了进一步的展望。     

基于断裂力学理论的诱导缝开裂相似试验模拟

为了研究诱导缝在结构模型破坏试验中的开裂相似条件和试验模拟方法,进行了材料的断裂特性实验和力学理论推导。根据结构模型试验的相似性要求和诱导缝的工作原理,原型、模型材料须满足开裂特性和抗剪断强度相似的要求。通过材料的断裂特性试验,获得了考虑尺寸效应的碾压混凝土的断裂韧度值和石膏的断裂韧度与水膏比的关系曲线。在此基础上运用断裂力学理论,分析应力强度因子与断裂韧度之间的关系,推导出诱导缝的开裂特性相似条件和满足开裂条件的诱导缝模型尺寸。试验中选用包裹聚脂薄膜的铜片来模拟诱导缝,按f、c综合效应满足了抗剪断强度相似条件。从而在结构模型试验中实现了诱导缝的开裂相似模拟,并为研究含诱导缝拱坝的开裂和破坏机理提供了依据。     

层面对带裂纹碾压混凝土强度断裂参数影响

研究层面对带裂纹碾压混凝土强度和断裂参数的影响,发现层面存在使等效强度随削弱度增大递减.单缝和双缝的削弱度分别为0.1、0.2和0.3时,其等效强度分别降低了13.37%、37.44%、46.96%和16.52%、25.46%、19.99%,表明层面对等效强度影响随削弱度的增加而加大,层面对单缝的影响比其对双缝的影响大.由于层面存在,层面间隔4h,层面不作处理时,碾压混凝土断裂韧度降低了17.85%;层面间隔4h,层面处理方式为铺10mm的粉煤灰水泥砂浆时,断裂韧度降低5.67%.     

基于裂缝扩展准则的混凝土重力坝裂缝扩展全过程数值分析

将裂缝扩展准则应用于混凝土重力坝裂缝扩展全过程分析,结合虚拟裂缝模型计算了经典混凝土重力坝模型的断裂特性,并与其他数值方法进行了对比。结果表明：利用该数值方法得到的混凝土重力坝模型的外荷载一裂缝口张开位移曲线及裂缝扩展路径与试验结果均吻合良好;当给定了混凝土材料的起裂断裂韧度、断裂能、抗拉强度等参数后,即可采用该数值方法对混凝土重力坝裂缝扩展全过程进行分析。     

PVA纤维在水工高拱坝混凝土中的应用

拱坝由于具有优良的力学性能和造价的经济性,使得拱坝特别是高拱坝在我国水电工程中得以大量应用.拱坝因为体型复杂,除温度外,坝体的自重和水荷载也能在拱坝坝体内引起相当大的拉应力,因此提高拱坝混凝土的抗裂能力是人们十分关注的问题.由于PVA纤维具有极高的弹性模量,良好的韧性和阻裂性等优点,将PVA纤维掺入高拱坝混凝土中可以提高其抗裂性能,从而改善拱坝混凝土的耐久性,提高拱坝混凝土的耐久寿命.     

尺寸效应对钢筋混凝土梁裂缝的影响

运用断裂力学分析方法并采用断裂韧度判据研究尺寸效应对钢筋混凝土梁裂缝的影响。首先将三点弯曲梁自重、荷载、钢筋以及断裂过程区的粘聚力在裂缝尖端产生的应力强度因子叠加,检验其是否超过断裂韧度,以判断裂缝是否扩展。然后通过增大荷载以及增加裂缝长度的方式迭代计算,求得相应尺寸构件的承载能力,整个计算过程采用Matlab编程来实现。研究结果表明,尽管钢筋对混凝土梁的裂缝扩展起到限制作用,使其呈现出“塑性”特征,但是钢筋混凝土梁仍然存在尺寸效应现象,只是与素混凝土相比不明显。     

基于声发射技术的高韧性水泥基复合材料开裂损伤特性

研究了同等抗压强度等级的普通混凝土和高韧性水泥基复合材料的抗弯拉力学性能,采用声发射(AE)技术对比检测和分析了二者在三分点弯曲荷载作用下的开裂损伤规律。力学测试结果表明,高韧性水泥基复合材料具有较高的抗弯拉强度和应变硬化能力。AE检测结果表明,随着普通混凝土强度的增大,AE信号幅度增大,但其AE事件总数增长规律和幅值分布规律与强度无明显关系;高韧性水泥基复合材料AE信号的幅值和分布密度均比同等抗压强度等级的普通混凝土小;普通混凝土试件的断裂过程区主要集中在断裂面附近,而高韧性水泥基复合材料基本已覆盖了整个纯弯段,在细密裂缝的扩展过程中高强纤维对裂尖能量进行了有效的吸收和传递。     

尺寸效应对钢筋混凝土梁裂缝的影响

运用断裂力学分析方法并采用断裂韧度判据研究尺寸效应对钢筋混凝土梁裂缝的影响。首先将三点弯曲梁自重、荷载、钢筋以及断裂过程区的粘聚力在裂缝尖端产生的应力强度因子叠加,检验其是否超过断裂韧度,以判断裂缝是否扩展。然后通过增大荷载以及增加裂缝长度的方式迭代计算,求得相应尺寸构件的承载能力,整个计算过程采用Matlab编程来实...     

基于裂缝计的碾压混凝土"金包银"结合部性态分析

结合裂缝计监测资料,通过建立数学模型对某碾压混凝土"金包银"坝型的常态混凝土与碾压混凝土结合部的裂缝进行定量分析,分析表明:该混凝土坝裂缝计实测资料能反映出坝体测点部位混凝土裂缝状况,其变化规律和分布规律符合该类型混凝土大坝的一般物理规律,运行期该类裂缝实测开度主要受上下游水压和温度的影响,时效分量已趋于稳定,坝体运行良好.     

小湾导流中孔闸墩开裂成因及工作性态分析

针对小湾拱坝在施工过程中导流中孔闸墩会产生裂缝问题,建立了一套基于弹粘塑性势理论的数值分析系统,对其开裂的原因及工作性态进行了计算分析.结果表明:开裂原因并非单一因素所致,而是温控措施、锚索张拉及蓄水的累计作用,其中温控措施产生的拉应力为最主要原因;导流中孔若继续参与导流工作,裂缝充水时,其尖端的应力强度因子将超过混凝土的断裂韧度,在水力劈裂作用下裂缝将继续扩展.该研究成果不仅为制定小湾拱坝导流方案提供了依据,对类似工程也具有一定的借鉴和参考价值.     

不同尺寸混凝土楔入劈拉试件双K断裂韧度试验研究与理论分析

为了研究不同尺寸的混凝土结构的断裂性能,设计了5组共20个不同截面高度的楔入劈拉试件进行混凝土断裂试验.改进了试验加载装置以抵消竖向力的作用,简化了分析计算.在双K断裂理论的基础上,采用应力强度因子叠加原理对不同截面高度的楔入劈拉试件的有效裂缝长度和双K断裂韧度进行了计算.试验结果表明:在200~700 mm设计的截面高度范围内,试件起裂荷载、失稳荷载及有效裂缝长度均随截面高度的增大而呈线性增大;起裂断裂韧度基本不受试件高度变化的影响;失稳断裂韧度在试件截面高度低于500 mm时表现出一定的尺寸效应,随试件高度增大而逐渐增大,当试件截面高度大于500 mm时其值趋于稳定,可认为是一个常数.     

Tests and simulation analysis on fracture performance of concrete

To obtain the fracture parameters of concrete, fracture tests were conducted with three-point bending beam method aiming at 30 concrete beams with different sizes and different intensity. The concrete specimen with prefabricated crack to determine the fracture parameters of concrete were conducted and the fracture performance of the specimen was analyzed. The test results show that, initial fracture toughness is unrelated to the size of specimens; while unstable fracture toughness is related to the size of specimens. As for specimens of bastard size, when concrete intensity is relatively low, unstable fracture toughness increases along with the increase of intensity; when concrete intensity is relatively high, unstable fracture toughness will decrease; when concrete intensity increases continuously, unstable fracture toughness will further increase somewhat. As for specimens of standard size, unstable fracture toughness will increase along with the increase of intensity. Aiming at concrete beam specimens, we conducted two-dimensional non-linear finite element analysis, obtained the stress intensity factor, and carried out contrastive analysis with the experimental results.     

Experimental study on tensile failure process of double-K fracture parameters in roller compacted concrete layer

Study on failure of soft stratum of roller compacted concrete （ RCC ） is an important aspect of stability of high RCC dam. Six kinds of specimens with different interfaces were investigated by wedge splitting method. Double-K fracture parameters （initial fracture parameter and unsteady fracture parameter） were calculated by the concrete double-K fracture theory. It is indicated that the approach of construction joint or old joint after RCC final set is the most efficient among the six cases, and its fracture parameter is the largest among them. Its propagation path is sinuous. Its failure surface is scraggly. Bedding plane crack fails at the underside of the concrete surface, bond course or the surface between them for each approach. So disturbance on the underside of the concrete surface should be avoided or decreased at best during RCC construction.     

混凝土多孔砖砌体墙的开裂性能实用解析研究

为解决混凝土多孔砖砌体墙的裂缝问题,提出了一种基于竖向灰缝模型的求解其等效断裂韧度(线弹性断裂力学中裂缝发生失稳扩展的临界值)的实用解析方法.首先,运用修正的剪滞理论,分区引入变异层,建立了分层剪滞模型;然后,根据能量法则,推导出了求解其等效断裂韧度的解析计算模式.通过与3组11个试件的试验结果对比发现,该解析解的均方差和变异系数更小,且其等效断裂韧度是与试件尺寸无关的等效断裂参数,这为研究混凝土多孔砖砌体墙的开裂与破坏的预测预报提供了新的方法,在工程上具有较强的适用性.     

某水电站拱坝施工期温度仿真分析

拱坝施工期的温控防裂研究是设计和施工期需要特别关注的问题之一.采用三维有限单元法对某水电站拱坝碾压混凝土坝段和常态混凝土坝段的施工期温度场进行仿真分析.计算结果表明,薄层浇筑的层面散热效果好,层厚超过3 m后效果不明显;不同季节的层面散热效果差异较大,浇筑气温越低,层面散热效果越好;常态混凝土溢流坝段自由冷却时间较长,须采取坝体二期冷却措施,以保证按期进行接缝灌浆.     

集料-水泥石界面对混凝土损伤断裂性能的影响

通过不同的界面处理工艺改变混凝土中集料-水泥石粘结强度,研究集料-水泥石界面对混凝土单轴受压应力-应变全曲线、四点弯曲断裂能和裂缝扩展模式的影响规律.研究表明:集料-水泥石界面对混凝土的强度和韧性具有一定的影响,强化集料-水泥石界面可以提高混凝土的抗压强度,但却降低其韧性;弱化粗集料-水泥石界面,会明显降低混凝土的强度和变形能力;而弱化细集料-水泥石界面能提高混凝土的断裂能和延性指数,原因是细集料表面的初始缺陷将宏观分离裂缝诱导为均匀分布于砂浆基体中的弥散裂缝,增加了有效裂缝长度,同时也增大了断裂过程区,从而改善了混凝土的延性.