沥青混凝土心墙与过渡层变形协调性及防渗的影响研究

采用三维有限元法对云南省某沥青混凝土心墙均质坝进行了心墙与两侧过渡层变形协调性的数值模拟分析,研究心墙的厚度对坝体防渗影响的变化规律。计算中坝体和心墙的本构模型采用邓肯张E-B模型,对不同厚度的心墙分别进行了模拟计算,并对比其相互之间的变形协调规律及心墙的防渗效果。计算结果显示,心墙厚度在0.3 m、0.4 m和0.5 m条件下,大部分水平位移满足变形协调性,顺河向水平位移值随着心墙厚度的增加而变大,拱效应越明显,说明对心墙水平位移越不利。心墙与过渡层的沉降随着高程的增加而变大,并且随着心墙厚度的增加,沉降的最大值随之减小。相对两侧的过渡层而言,心墙上部沉降小,底部沉降大,整个心墙在高度方向上有"被拉伸"的现象,这就为心墙产生拱效应提供了必要条件。心墙以受压应力为主,通过验算,并未发生水力劈裂破坏。坝体加入沥青混凝土心墙后,浸润线明显降低,防渗效果好,并且渗流量随着心墙厚度的增加而减小。     

软垫层末端应力奇异性数值模拟

本文采用非线性有限元中的接触模型，以龙滩水电站坝内压力钢管某设计方案为例，通过平面有限元数值模拟，全面分析设置软垫层后钢衬及混凝土的受力性态，研究软垫层末梢应力集中问题以及软垫层渐变段坡比、接触界面摩擦状态对混凝土环向局部应力峰值的影响。数值仿真结果表明：钢衬．混凝土接触界面存在的摩擦力对混凝土环向拉应力分布和峰值影响明显，较低的摩擦系数使界面接触压力分布趋于均匀，同时减少混凝土环向拉应力峰值。由于钢衬在软垫层末梢附近区域不能满足完全径向变形协调，钢衬．混凝土接触界面将出现局部微小张开区，形成软垫层末端应力奇异性；钢衬应力峰值应包括内水压力产生的膜应力与局部非协调变形产生的弯曲应力的叠加效应，设计恰当的软垫层渐变段坡比是减少钢衬和混凝土应力峰值的工程措施。     

当前沥青混凝土防渗土石坝建设中若干问题的探讨

结合室内试验研究资料、大坝原型监测资料和大坝变形应力计算成果,对当前沥青混凝土防渗土石坝建设当中存在的若干问题进行研究.文中分析了水工沥青混凝土防渗材料试件成型方法、加载速率和温度等合理的试验条件;指出现有土石坝设计规范中关于沥青混凝土心墙的静止侧压力系数K.规定存在的问题;结合沥青混凝土材料的力学特性,分析心墙拱效应与大坝分区设计的相关关系,并对其质量控制标准的不足进行了探讨,提出了建议.     

水位循环变化作用下有纵缝重力坝的非线性特性

在简述了笔者所发展的一种新的多体系统非连续变形分析方法的基础上,应用这一模型进行了具体数值计算,探讨了有纵缝重力坝在水位循环变化作用下的应力与变形特性。数值分析表明,在库水位循环变化等复杂加载历史作用下,坝体的变形,主应力大小及其方向角和缝间界面接触应力呈现非线性的周期性变化;当纵缝为连续接触时整个坝体的应力与变形呈现出线性特性,而当纵缝为非;连续接触且具有缝宽时,系统表现出强烈的非线性特性,随着缝宽的增大非线性程度降低,但坝体的应力集中效应加剧,算例研究表明,本文方法为有缝结构的非线性分析和接触分析提供了有力的计算工具。     

变压器线圈垫块在不同温度下的力学性能研究

从变压器线圈垫块的结构和力学特性入手,采用具有温控箱的MTS材料试验机对不同温度下的线圈垫块进行压缩试验,研究不同温度下垫块的应力应变特性。结果表明:线圈垫块的弹性模量随温度的升高而降低,在1.5 MPa的应力下,弹性模量近似线性递减。随着温度的升高,线圈垫块在短路冲击电流的作用下更容易产生变形和位移,使绕组的轴向稳定性降低。     

热老化对车载高压电缆终端应力控制管/EPDM复合层间界面放电特性的影响研究

车载高压电缆终端应力控制管(以下简称“应力管”)与乙丙橡胶(EPDM)所组成的复合层间界面间频繁发生放电现象,是造成终端绝缘击穿故障的常见部位,而应力管热老化特性变化又是影响其放电发展过程的关键因素之一。为探究应力管热老化特性对复合层间界面放电特性的影响规律,依据车载高压电缆终端特殊的绝缘结构及实际运行工况,分别在热老化温度为100℃、125℃和140℃三种老化环境下设计了应力管人工加速热老化试验,通过自制了老化应力管试样/EPDM复合层间界面模型和强极性针-板电极模型,搭建复合层间界面闪络试验平台,探明了不同老化条件下应力管试样对复合层间界面起始放电电压和闪络电压的影响规律;建立了应力管表面电荷输运模型,从微观层面探明并揭示了不同老化条件下应力管表面的载流子电导率、迁移速率的变化对复合层间界面模型放电特性的影响机理。通过以上研究,间接揭示了实际电缆终端复合层间界面的放电发展过程及演变规律。     

基于NSGA-Ⅱ算法的堆石坝多目标参数反演方法

参数反演确定堆石体的强度变形参数已成为堆石体参数取值的有效途径之一。在目前的堆石体参数反演方法中,未考虑不同材料分区堆石体力学特性的差异和各自分区的应力变形特点,对整个坝体或某个断面采用一个目标函数进行参数反演。本文考虑堆石坝不同材料分区的受力变形特点,建立不同材料分区的反演目标函数,并基于非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),兼顾各分区间材料特性对变形的相互影响,提出了基于NSGA-Ⅱ和RBF神经网络的堆石坝多目标参数反演方法。以水布垭堆石坝为例,采用该方法对坝体主堆石和次堆石区的瞬变-流变参数进行了反演分析,并与单目标参数反演方法进行了对比分析。计算结果表明,所有测点的变形量和变形趋势上与实测值基本一致,反演效果明显优于单目标参数反演结果,表明该方法对于多分区堆石坝的材料参数反演更为合理有效。     

融合多元时空信息的Informer-AD大坝变形预测模型

针对大坝变形时间序列预测问题，考虑多测点变形相关性，建立变形量时空多维输入矩阵，提出一种基于K-means聚类融合多元时空信息的Informer-AD大坝变形预测模型。首先，采用K-means聚类对变形测点进行分区；其次，引入面板数据回归模型分析分区结果；最后，提出融合多元时空信息的Informer-AD大坝变形预测模型。利用该模型对空间特征序列进行学习，通过全连接层整合空间特征，输出预测的大坝变形值。将上述预测模型运用于CT混凝土重力坝，结果表明，本文所提出的考虑时空关联性的预测方法充分挖掘大坝变形整体性态与测点空间分布特性的关系，能够更好地捕捉变形时空特性，进而提高预测精度。     

鞭梢效应对大坝抗震减震的影响研究

本文推导鞭梢效应的理论公式,分析其产生原因及条件,讨论建筑物上突出结构对主体结构的减震作用.以重力坝为例详细研究鞭梢效应对结构变形和应力的影响.以及要达到最佳的减震效果,突出鞭梢结构的固有频率、阻尼比与主体结构固有频率、阻尼比的关系.研究成果可以为大坝抗震设计和研究提供有益参考.     

Hardfill坝结构特性分析

Hardfill坝是一种新坝型,这种新坝型的基本特点是:梯形剖面,上游设防渗层,筑坝材料采用一种称为hardfill的低强度材料。本文运用有限元法,以重力坝作为参照,计算分析了梯形的hardfill坝在各种荷载情况下的坝体应力和变形特点。计算结果反映出hardfill坝在各种荷载工况下都有较好的工作性能,整体应力水平低,安全性较重力坝有很大的提高。通过经济比较,得出hardfill坝的成本比碾压混凝土坝和面板堆石坝低。Hardfill坝是一种安全、经济的坝型。     

龙滩有层面碾压混凝土的试验研究

本试验侧重有层面碾压混凝土的性能研究。重点研究了不同层间间隔时间,不同层面处理方式,不同胶凝材料用量,不同试验龄期的碾压混凝土层面抗剪断特性,层面强度特性,变形性能,抗渗性能等,并给出相关关系式,通过比较论证了采用水泥砂浆作为处理层面结合的材料的可地性。研究工作针对龙滩高碾压混凝土重力坝设计的需要,其成果为即将开工的龙滩工程建设提供了重要的参考依据。     

骨料性能对再生混凝土拉伸本构关系的影响

骨料、界面与砂浆性能是影响混凝土拉伸本构关系的主要因素,再生粗骨料表面粘附着一层老砂浆使其性能有别于天然骨料。基于随机骨料模型建立再生粗骨料混凝土五相细观数值模型,文章在验证模型可靠性的基础上研究分析再生骨料粘附砂浆的力学性能及其厚度对再生混凝土拉伸本构关系的影响规律及其作用机理,建立再生骨料混凝土拉伸本构关系。结果表明,单轴拉伸荷载作用下再生混凝土的损伤始于界面过渡区;当老砂浆厚度较小或老砂浆强度大于新砂浆强度时,再生粗骨料粘附老砂浆对再生混凝土的拉伸性能影响较小;再生混凝土的拉伸峰值应力、弹性模量和峰值变形模量随老砂浆强度增大和厚度的减小而增大,拉伸峰值应变随老砂浆强度和厚度的增大而增大。     

土石坝掺砾心墙料的压缩特性研究北大核心CSCD

土石坝施工完成后的坝体沉降变形是工程上重要的关注点。本文选用一种风积土料和一种花岗岩砾石料,对掺砾土料的压缩特性开展试验研究,探讨掺砾比例、应力等级以及压实度对掺砾土料压缩特性的影响规律。试验结果表明:心墙土料掺砾后压缩性有着明显的改善,土料压缩模量随竖向应力的增大而提高,但随着竖向应力的持续增大,压缩模量的增加速度逐渐减小;掺砾比例和压实度均对土料压缩模量有较为明显的影响,随着掺砾比例和压实度的增加,压缩模量基本呈现随之提高的变化规律,但也发现过高的掺砾比例将会因砾石受到竖向应力产生颗粒破碎而使压缩模量降低;掺砾土料的孔隙比随竖向应力的增大而减小,低应力条件下孔隙比减小的速率较快,高应力条件下孔隙比减小速率下降并趋于稳定;结合掺砾后压缩模量的变化规律,对坝体不同高度处心墙掺砾比例的优化调整进行了探讨。     

考虑施工期温度作用的碾压混凝土重力坝分缝设置研究

考虑碾压混凝土坝的实际成层浇筑过程和施工期的温度作用,采用混凝土开裂本构模型,利用三维瞬态有限元方法模拟仿真分析了大坝施工期至运行期的温度应力及综合应力.大坝整体的仿真计算结果表明,在坝段中部设置的人工短缝开裂后,有效地避免了随机裂缝的发生.坝体表面人工短缝的开裂应力在顺河向的分布具有一定的规律性,且存在一个极限开裂范围.建议人工短缝的设置深度为4.5米.     

考虑温度变化和长期变形的面板堆石坝模拟

面板裂缝是影响混凝土面板堆石坝安全和性能的关键因素之一。本文基于ABAQUS软件,开展了堆石体长期变形与混凝土水化热、时空不均匀分布温度场边界施加等二次开发,以老挝某混凝土面板堆石坝为研究对象,研究了堆石体长期变形、混凝土水化热、环境温度变化的联合作用机制。分析了堆石体长期变形量值、面板浇筑时间过程、环境温度数值和分布模式等对面板应力变形的影响,揭示了混凝土浇筑后早期水化热温升和环境温度影响导致面板表面较大顺坡向拉应力是面板大量早期水平裂缝的主要原因;同时也发现,即使对于浇筑后较长时间,考虑温度变化情况下计算出的面板拉应力也高于不考虑温度变化情况。计算分析可为面板浇筑时机选择,面板温度裂缝、变形裂缝分类防控等提供技术依据。     

变形分离法与数据驱动下的拱坝工作性态评价

基于有限测点位移监测数据推求大坝空间位移场变化规律是评价大坝工作性态的有效手段之一。拱坝受水荷载、温度等作用下产生的变形,不仅与坝体自身弹性模量有关,更取决于地基的变形特性。由于地基存在不均匀性等复杂问题,致使通过数值模拟的方法精准预测大坝的变形存在一定困难。本文将拱坝坝体的监测位移分解为坝体受荷载产生的位移及坝基约束变形产生的位移两部分,以其监测值与预测值系统误差最小为目标函数,基于坝体有限元模型建立了包含基础约束变形及坝体弹性模量为未知量的求解方程,通过大量位移监测资料结合人工智能粒子群算法寻优实现数据驱动,可同时求解坝基约束变形及坝体分区弹性模量。根据算例研究成果,针对复杂地基,采用本文方法推求得到的大坝空间位移场,除靠近坝体与坝基交界面附近节点位移预测值与有限元计算值相对误差稍大（约为3%）外,其余节点相对误差均在1.5%范围内,证明了本文方法的合理性;从本文方法在白鹤滩拱坝工程中的应用研究成果可知,其空间位移场相对误差分布合理且变形分离结果与实际情况相符,从而证明了方法的可行性。     

基于有限元等效应力法的高拱坝封拱温度场研究

针对碾压混凝土高拱坝,采用有限元等效应力法计算分析不同封拱温度场的坝体等效应力,研究封拱温度场对坝体应力的影响,进而改进拱坝封拱温度场,确定合理的封拱方案。研究结果表明封拱温度场对高拱坝的等效应力影响显著,设计阶段应对封拱温度场进行专门研究,通过降低封拱时平均温度和增大封拱时坝体等效温差的方法对封拱温度场进行优选,最终达到改善坝体应力的效果。研究成果可以为碾压混凝土高拱坝封拱温度场的设计提供参考。