大型渡槽实测钢筋应力定量与可靠性分析

虽然基于大型渡槽实测资料建立数学监控模型可以有效地分析渡槽工作性态,但大型渡槽的工作状态复杂,而数学监控模型易受经验性和多重共线性的影响,导致钢筋计实测应力的可靠性难以判断。结合某大型渡槽实测资料,对该渡槽1号、2号钢筋计建立实测钢筋应力统计模型和混合模型,然后分别采用逐步回归法和复合形优化算法对上述模型进行参数估计,进而对比分析不同模型分离出的水压分量。分析表明,虽然该渡槽2号钢筋计实测应力具有一定的规律,但不同分析方法分离出的水压分量变化规律均不符合一般力学规律,由此认为该钢筋计测值异常,不具有可靠性,故该钢筋计测值不可用于分析渡槽的实际工作性态。     

高寒地区碾压混凝土坝运行期力学参数反演分析

为准确获得高寒地区碾压混凝土坝真实状态下的力学参数,将碾压混凝土作为横观各向同性材料进行参数反演分析。首先采用均匀设计构造力学参数样本,然后基于有限元法计算不同工况下的顺河向位移,将有限元分析得到的水压分量相对值及相应的力学参数作为神经网络的训练样本,建立水压分量相对值与相应的力学参数非线性映射关系。基于大坝实测位移,考虑坝顶冻胀变形的影响,通过建立坝体及坝基多测点变形统计模型分离出水压分量相对值,将其作为反演模型的输入值,得到坝体及坝基的力学参数。通过实例分析表明,该方法反演得到的坝体及坝基力学参数是可行的,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。     

碾压混凝土坝等效黏弹性参数反演

根据碾压混凝土坝的成层结构特性,将层面影响概化到整个坝体中,将碾压混凝土坝视为横观各向同性体,建立了碾压混凝土坝等效黏弹性模型。根据位移实测资料,采用偏最小二乘法建立位移统计模型,分离水压分量和时效分量,建立反演碾压混凝土坝双向异性黏弹性参数的目标函数,并利用混沌遗传算法对黏弹性参数进行反演。工程实例中,将反演得到的黏弹性参数作为已知值,计算测点在相应时间段变形的水压和时效分量之和,并与分离出的实测值进行对比,结果表明:计算值与实测值比较接近,说明反演方法是正确、可行的。     

基于实测应变反演大坝混凝土实际徐变度

探讨了基于实测应变的大坝混凝土实际徐变度的反演方法.首先基于无应力计测值统计模型反演了混凝土热膨胀系数,并获得了降噪后的自生体积变形表达式;接着建立了施工期应变计测值统计模型,获得降噪后实测应变曲线;最后基于实测应变和计算应变,建立了反演徐变度表达式8参数的非线性规划约束极值问题模型,给出了徐变度表达式8参数的反演算法.结合建设中的西南某混凝土坝工程,验证了建议算法的适用性.分析结果表明,当加荷龄期较小时,反演徐变度较室内徐变值小;当加荷龄期较大时,反演徐变度在初期时小于室内徐变值,后期则大于室内徐变值.     

隔河岩大坝混凝土弹性模量反演分析

本文基于隔河岩工程原型位移监测资料,对大坝混凝土弹性模量进行反演,首先对原型位移监测资料采用逐步回归得出大坝位移统计模型,并分离出水压位移分量,再利用有限元结构分析软件ANSYS获得理论水压分量,通过反演从而求出大坝混凝土的平均弹性模量.结果表明,此法获得的弹性模量接近真实情况,为评价大坝安全性态提供了可靠的依据.     

重庆江口拱坝坝体弹性模量的反演

基于重庆江口拱坝原型位移监测资料,对大坝混凝土弹性模量进行反演。首先从逐步回归统计模型中分离出位移水压分量,建立拱梁分载模型,推求假设坝体混凝土弹性模量时的水压分量,再建立混合模型进而反演得到坝体混凝土综合弹性模量。结果表明,以拱梁分载法和统计分析法为主要手段反演拱坝坝体混凝土综合弹性模量是可行的。     

基于混凝土无应力计测值统计模型反演热膨胀系数

针对不同降温时段的无应力计测值反演的热膨胀系数具有随机性这一问题,采用无应力计的温度作为温度变形因子,3个指数函数进行组合作为自生体积变形因子,建立了无应力计测值的统计模型,提出了基于无应力计测值统计模型反演混凝土热膨胀系数以及分离自生体积变形分量.实践表明,基于无应力计测值统计模型反演的混凝土热膨胀系数稳定性较好.     

不确定性地基水荷载的智能识别初探

实际地基水荷载存在不确定性,地基水荷载作用方式不同,引起的效应量差异较大,如果人为地将地基水荷载作为面荷载或作为稳定渗流体荷载进行数值计算,参与优化反分析,反演获得的参数值得商榷.将监测点相对位移作为输入,坝体混凝土、岩基材料参数和坝基面一定深度测点水头作为输出,建立了不确定性地基水荷载识别神经网络模型,采用均匀设计原理进行材料参数组合,采用饱和地基非稳定渗流分析获得不同渗流体荷载分布,获得样本进行学习,以此训练好的网络模型描述大坝混凝土、岩基材料参数及地基水荷载和坝体变形的非线性关系.将大坝实测位移分离出的水压分量输入训练好的网络模型,可自动识别出大坝混凝土和岩基的材料参数以及地基水荷载.算例分析表明,本文建立的不确定性地基水荷载识别神经网络模型是可行的.     

有限元应力确定性模型在里石门拱坝中的应用

鉴于里石门拱坝的应变计监测数据误差较大,无法建立合理的应力统计模型。通过有限元分析,基于水平位移统计模型分离出来的水压分量位移,反演出大坝溢流坝段和非溢流坝段的弹性模量,并根据反演后的弹性模量计算不同水位和温度下的坝体变形及应力,建立大坝的应力确定性模型,取得了较好的成果。     

钢筋锈蚀导致混凝土构件保护层胀裂的全过程分析

本文描述了从钢筋锈蚀开始直至因钢筋锈蚀而导致混凝土保护层胀裂的整个过程，包括铁锈自由膨胀阶段、混凝土保护层受拉应力阶段和混凝土保护层出现胀裂裂缝阶段，总锈蚀深度是3个阶段深度之和。据此，建立了混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，以计算该时刻的钢筋锈蚀深度。分析了影响混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的各个因素，包括混凝土水泥石毛细孔的体积、混凝土保护层的厚度、钢筋直径和铁锈膨胀率。与已有的试验结果对比表明。本文建立的混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，与试验结果符合较好。     

湿度对薄壁渡槽受力变形的影响分析

混凝土力学特性受湿度影响,且存在湿胀特性。混凝土薄壁渡槽与水接触面积大,输水时间长,故其内部湿度变化会影响自身性能。基于Fick第二定律建立湿度扩散模型,应用物理试验率定了饱和湿度扩散系数。考虑到混凝土弹性模量随湿度的变化和湿胀效应,建立渡槽湿度场和应力场分析模型,以研究分析渡槽槽壁湿度不同扩散深度对渡槽变形及内力性能的影响规律。结果表明,随着输水时间延长,槽壁内湿度扩散深度沿厚度方向呈非均匀分布。湿度扩散深度会影响渡槽变形和应力分布。随湿度扩散深度增加,渡槽纵向挠度有所增加,横向变形有所减小,横向效应大于纵向影响程度。湿度增加使渡槽槽壁内侧压应力增大,外侧拉应力增大,这有利于渡槽结构整体安全,但不利于外侧抗裂。     

三峡水电站左岸厂房水轮机蜗壳保温保压后运行监测成果分析

对三峡水电站左岸厂房蜗壳在充水保温保压进行外包二期混凝土浇筑后,设计低水头运行的情况下的监测资料进行了简要分析,通过对蜗壳的钢板应力、钢筋应力、应变等监测资料在蜗壳运行期间充、放水的变化,结合数理统计模型与应力分布图,简述了三峡蜗壳钢板及外包混凝土的不同工况下的变化规律,为工程运行和保温保压进行二期混凝土浇筑工艺的效果提供了参考依据.     

三峡厂房坝段引水管道孔口配筋三维非线性分析

采用三维非线性有限元分析方法，考虑钢筋和混凝土的联合作用，对三峡厂房坝段引水管道孔口配筋方案进行计算研究，求出了设计工况下引水管道孔口周围混凝土和钢筋的开裂和屈服范围。通过逐加大孔内水压力强度，求得钢筋应力达到屈服时的内水压力超载系数，用以估计厂房坝段孔口配筋后的强度安全度。     

水压力环境中混凝土的含水量及其对力学性能的影响

为研究有压水环境中混凝土的含水量特征及孔隙水对混凝土力学性能的影响,通过试验获得了混凝土在水压力下的含水量曲线,并基于细观管道孔隙网格模型探讨了水压力变化对含水量和孔隙水分布的影响,进一步分析了混凝土含水量和孔隙水尺度对其静动态力学性能的作用机理。结果表明:混凝土含水量随水压力提高而增加,但水压力超过一定值后,含水量的增幅不显著;在高水压力下混凝土的孔隙水流动空间减少,且部分孔隙水具有更小的尺度,在动态荷载作用下孔隙水将产生显著的黏滞应力和超孔隙水压力,导致混凝土强度随应变速率提高呈非线性增长,但水压力对强度的影响不显著。简言之,水压力环境中混凝土的力学性能不仅与含水量和加载速率有关,还与孔隙水的尺度密切相关。     

变箱变截面连续刚构渡槽技术要点

为确保变箱变截面连续刚构渡槽的安全及长久耐用,通过对设计标准、结构设计、施工方案的研究与实践形成了一套技术方法如下: 首先,结合渡槽的结构体系、施工方法、受力特性、功能特点,通过分析对比水利、公路行业技术标准的有关规定,确定了变箱变截面连续刚构渡槽结构新的设计标准; 然后,采用杆系有限元法对该结构进行了承载能力极限状态、正常使用极限状态的设计计算,确定了构造尺寸、预应力筋的安全性与合理性; 最后,在连续刚构桥挂篮的基础上,通过设置上下两箱内模系统与内模走行系统,解决了上下两箱槽身悬臂施工问题,形成了完善的挂篮悬臂浇筑槽身施工方法。针对贵州省草地坡连续刚构渡槽进行了充水试验,结果表明,结构的力学变形性能与设计计算相吻合,水荷载引起的最大竖向变形实测值 42. 6 mm,小于理论值 52. 0 mm,近跨中截面下缘水荷载引起的正应力实测值为 2. 59 MPa( 拉应力) ,小于理论值 3. 83 MPa。贵州省 4 座连续刚构渡槽于 2012 年 3 月开工建设,2015 年初主体工程完工,此后还累计开展了 180 余天的充水试验,并于2018 年 1 月正式通水,目前结构运行正常。此外,广西正应用该技术方法建设渡槽 1 座。     

预应力排水渡槽钢筋失效研究

结合南水北调中线工程预应力排水渡槽结构设计,采用三位有限元方法,进行局部预应力钢筋失效分析,通过对比研究不同失效模式下渡槽应力分布状况,指出了对此类渡槽影响应力最大的失效模式.     

RCC坝力学参数反演不唯一性概率统计分析方法探讨

由于室内试验确定的混凝土坝力学参数与实际参数存在较大差异,目前混凝土坝工程上常基于实测变形采用优化算法或仿生算法反演获得混凝土坝力学参数,然而多参数反演不唯一性问题尚未解决。针对反分析不唯一性问题,考虑到大坝混凝土弹性模量和强度之间密切相关,基于大坝混凝土强度标准值的定义方法,建议基于实测变形进行多次力学参数反演,然后对反演结果进行概率统计分析获得概率分布函数,依据80%保证率确定反演参数。结合高寒地区某碾压混凝土(RCC)坝实测变形,验证了本文提出的反演参数不唯一性概率统计分析方法。分析表明该方法可以获得相对稳定的坝体及坝基力学参数反演值,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。     

大型预应力混凝土空腹桁架渡槽结构设计研究

结合南水北调中线总干渠左岸排水河西沟渡槽结构设计研究，对大型预应力混凝土空腹桁架渡槽的结构型式、受力性能和施工方案进行了分析探讨，为工程设计和应用提供了科学依据。     

Deformation early-warning index for heightened gravity dam during impoundment period

The mechanical parameters of materials in a dam body and dam foundation tend to change when dams are reinforced in aging processes. It is important to use an early-warning index to reflect the safety status of dams, particularly of heightened projects in the impoundment period.Herein, a new method for monitoring the safety status of heightened dams is proposed based on the deformation monitoring data of a dam structure, a statistical model, and finite-element numerical simulation. First, a fast optimization inversion method for estimation of dam mechanical parameters was developed, which used the water pressure component extracted from a statistical model, an improved inversion objective function, and a genetic optimization iterative algorithm. Then, a finite element model of a heightened concrete gravity dam was established, and the deformation behavior of the dam with rising water levels in the impoundment period was simulated. Subsequently, mechanical parameters of aged dam parts were calculated using the fast optimization inversion method with simulated deformation and the water pressure deformation component obtained by the statistical model under the same conditions of water pressure change. Finally, a new earlywarning index of dam deformation was constructed by means of the forward-simulated deformation and other components of the statistical model. The early-warning index is useful for forecasting dam deformation under different water levels, especially high water levels.