小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉力学特性试验研究

结合小湾拱坝，试验研究了湿筛混凝土动态弯拉力学特性。试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法。静载试验加载速率为250N/s。动载试验考虑了不同初始静载（0%、40%、80%、90%）和不同动态加载方式（冲击和变幅三角波）。40%、80%和90%初始静载分别取18.6kN、37.2kN和41.8kN，以静载速率加载至初始静载值，再施加动态荷载。冲击波形加载速率是250kN/s。变幅三角波形加载频率是1Hz，每个加载台阶含三个周期，相邻加载台阶差值是20kN。湿筛混凝土试验结果表明：(1)初始静载对混凝土动态极限弯拉强度影响很大；(2)合适比例的初始静载对混凝土动态极限弯拉强度有利，本文试验发现80%初始静载时动态弯拉强度提高最大，冲击试验DIF高达1.49；(3)同静载相比，冲击加载时混凝土动态极限弯拉强度提高，弯拉极限拉伸值略小，弹性模量提高不多，纯弯区正截面中和轴位置没有变化；(4)往复加载对混凝土存在低周疲劳的不利影响。对比分析表明，三级配混凝土与其湿筛混凝土动态弯拉力学特性，定性规律相似，但定量结果尚得不出来，进行高拱坝抗震设计时，应采用全级配混凝土动态试验结果。     

混凝土动态弯拉试验技术与数据处理方法

基于对大坝混凝土亟需进行动态弯拉试验，本文对混凝土动态弯拉试验技术与数据处理方法进行了研究。参照水工混凝土试验规程（DL/T 5150-2001）中的静载弯拉试验，采用简支梁三分点加荷法，自行设计出适应往复拉压加载的系列装置（湿筛、三级配和四级配混凝土试件），能够实现多种类型荷载（如冲击、三角波、正弦波以及任意波形）的施加。通过反复试验得出了合理的试件安装、荷载施加、数据采集和处理方法，形成了规范的动态弯拉试验操作步骤。研究成果为后续的混凝土动态弯拉系列试验研究打下了基础。     

全级配混凝土轴拉应力-变形全曲线试验研究

全级配混凝土拉应力-变形全曲线是大坝非线性反应计算与极限抗震能力分析中的一个重要指标。本文利用先进的全数字化闭环控制大型材料试验机,采用位移控制的加载方式,对最大骨料粒径为150 mm的Ф450 mm×1 300 mm的圆柱体试件进行轴向拉伸试验,研究应变率约为10-7s-1时混凝土试件测距内的受拉变形随拉应力变化的全过程曲线。达到峰值荷载后,在不同的应力水平下对试件进行往复多次加、卸载,研究全级配混凝土软化段加、卸载曲线的特点。拟合全级配混凝土轴拉应力-变形全曲线及加、卸载曲线的计算式,为数值分析中大坝混凝土模型的建立提供可参考的试验依据。     

基于多重点云与分级聚合的全级配混凝土三维细观结构高效生成方法

本文提出了一种高骨料含量全级配混凝土三维细观结构高效生成方法。通过建立包含各粒级随机骨料的分级骨料库,实现了所需骨料的快速选取;提出在连续投放域内构建具有空间结构的多重点云,大幅提高了全级配混凝土三维细观结构的生成效率;通过骨料分级聚合弥补了各粒级中少量骨料投放失败造成的骨料体积损失。实例以及与其他方法的对比分析表明,采用本文方法可在满足设计级配要求的前提下,高效生成骨料体积含量达60%以上的全级配混凝土三维细观结构,为开展全级配混凝土细观精细仿真奠定了基础。     

高拱坝混凝土真实抗压强度试验研究

对高拱坝混凝土真实强度的试验研究表明,全级配混凝土与湿筛混凝土性能存在较大差异,减磨状态下混凝土强度低于无减磨的混凝土,圆柱体试件的强度比立方体试件低。故高拱坝工程应进行系统的全级配混凝土试验,为设计提供可靠的参数。     

大坝混凝土强度参数的统计分析

抗拉强度和抗压强度是常用的两种混凝土强度指标。抗拉强度可以采用轴向拉伸试验、弯曲试验和劈裂抗拉强度试验测定,抗压强度由立方体抗压强度试验测定。大坝混凝土的材料试验常采用全级配大试件和湿筛小试件两种形式。不同尺寸试件、不同类型试验的混凝土强度指标存在一定的统计关系。本文结合实际混凝土大坝工程,对全级配混凝土及湿筛混凝土的各种静、动强度试验结果进行总结,研究混凝土强度的率效应、尺寸效应,分析各强度指标之间的定量关系,并与国内、外规范及相关成果进行比较,为实际工程提供可参考的依据。     

小湾拱坝三级配混凝土动态弯拉力学特性试验研究

结合小湾拱坝，试验研究了三级配混凝土动态弯拉力学特性。试验采用液压伺服加载系统和简支梁三分点加荷法。进行了21个试件试验，尺寸是300mm×300mm×1100mm。静载试验，加载速率为250N/s。动载试验，考虑了不同初始静载（0%、40%、80%）和不同动态加载方式（冲击和变幅三角波）。80%和40%初始静载分别取80kN、40kN，以静载速率加载至初始静载值，再施加动态荷载。冲击波形加载速率是600kN/s。变幅三角波形加载频率是1Hz,每个加载台阶含三个周期，相邻加载台阶差值是40kN。试验结果表明：(1)初始静载对混凝土动态极限弯拉强度影响很大；(2)合适比例的初始静载，对混凝土动态极限弯拉强度有利，本文试验发现80%初始静载时动态弯拉强度提高最大，冲击试验DIF高达1.37；(3)同静载相比，冲击加载时混凝土动态极限弯拉强度提高，弯拉极限拉伸值变小，弹性模量提高不多，纯弯区正截面中和轴位置基本不变；(4)往复加载对混凝土存在低周疲劳的不利影响。研究成果为小湾高拱坝抗震安全评价提供了有效的依据。     

全级配混凝土梁弯拉应力-应变全曲线的细观力学模拟

为了测定全级配混凝土梁的抗弯强度,采用位移控制的加载有限元程序模拟了全级配混凝土梁的弯拉实验,得到了相应的弯曲拉伸应力一应变全曲线.数值模拟得到的梁的极限荷载、抗弯强度与试验结果基本吻合.数值模拟结果还表明,四级配混凝土梁的极限荷载高于三级配混凝土梁,但是抗弯强度低于三级配混凝土.梁的最终破坏表现为一条主裂缝贯通混凝土梁的横截面,表现出较强的拉应变软化现象和局部化现象.     

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。     

锈染骨料对湿筛与全级配大坝混凝土力学性能的影响对比

为分析锈染粗骨料对大坝混凝土力学性能的影响,对比测试不同骨料工况湿筛及全级配混凝土的抗压、劈拉及轴向拉伸性能。结果表明:锈染物附着在原岩表层,厚约3~5 mm,锈染骨料的强度略低于无锈染骨料,且压载过程中存在劈裂剥离现象;锈染物降低了混凝土的力学性能,锈染骨料混凝土的抗压、劈拉及轴拉强度降低率分别在5%、10%及13%以内,但随龄期的增长而减小;全级配混凝土劈拉强度、轴拉强度及极限拉伸值分别为湿筛混凝土的70%～79%、56%～62%及56%～63%;试件断面内部特大石及大石分布相对均匀、有被拔出或拉断的情况,锈染骨料切口可见锈染物。研究成果可为锈染骨料对混凝土的性能影响评价及在大坝中的合理应用提供技术支撑。