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.     

用断裂力学法研究混凝土表面温度裂缝问题

本文通过算例 ,应用有限元方法计算在温降荷载作用下混凝土的应力分布 ,并应用断裂力学方法研究由此引起的表面裂缝问题。结果表明 ,以往仅从混凝土温度应力和强度的对比来判断混凝土是否开裂以及裂纹是否稳定是不够的     

青藏交直流联网工程预制混凝土装配式杆塔基础上拔与水平力组合荷载试验

通过监测上拔水平力组合作用下基础构件位移及连接件应力变化,研究了青藏交直流联网工程混凝土预制装配式基础的基础承载变形特性、基础构件协同工作性能以及构件连接件承载应力水平。结果表明：上拔和水平组合荷载作用下,混凝土预制装配式基础具有协同工作性能,混凝土预制装配式基础拼装间隙、拼装过程中螺帽拧紧程度不同以及基础预制加工误差是预制装配式基础共同工作性能的主要影响因素。水平荷载和基础拼装缝隙对基础上拔和水平位移有影响,基础荷载－位移曲线为缓变型。基础底板连接件整体上承受拉应力作用,在极限荷载范围内,均呈弹性应力状态。     

水工隧洞预应力混凝土衬砌考虑锚索失效时的应力状态分析

水工压力隧洞无粘结预应力混凝土衬砌是一种新型的衬砌形式,本文结合工程设计实例,对衬砌结构在运行期假定锚索失效情况下的应力分布状态进行了计算分析,藉此对这种新型衬砌形式的可靠性进行评价。计算结果表明,运行期若某根锚索失效,将对衬砌的应力状态产生不同程度的影响,其影响大小和影响范围与失效锚索所在位置有关,浇筑块中部某根锚索失效的影响较小,浇筑块端部第1根锚索失效是最不利工况,拉应力区出现在衬砌底部内侧表面和锚具槽边角部位。在最不利工况下,锚具槽边角部位的拉应力会超过混凝土的抗拉强度,有可能引起开裂和渗漏。     

考虑温度荷载的丹江口大坝非线性地震反应分析

在目前的规范中,混凝土重力坝地震分析时是不须要考虑温度荷载的,但对于丹江口大坝加高工程,众多的研究及现场的监测数据表明,丹江口大坝新老混凝土结合面开裂主要是由于温度应力引起的。为更为详实地反映大坝的实际情况,在考虑温度荷载和新老混凝土结合面开裂状态的基础上,对丹江口大坝进行了非线性地震反应分析。     

水工有压隧洞温度应力计算

一、水工有压隧洞温度应力B..伏尔可夫计算法 在水利水电工程设计中,经常遇到水工有压隧洞的温度应力计算。隧洞衬砌升温时产生压应力,降温时产生拉应力。混凝土是抗拉强度远低于抗压强度的材料,常难抵抗降温与荷载联合作用时产生的拉应力而开裂。因此,对隧洞进行弹性温度应力计算,便构成了设计中必不可少的重要部分。     

拱坝拉应力控制指标的探讨

以溪洛渡双曲拱坝为研究对象，研究其在水压和自重荷载组合下拉应力控制指标。并针对目前拱坝设计规范中拉应力控制指标的局限性，提出了一种思路：通过调整拱坝不同荷载组合中的可变荷载，求解满足开裂控制范围要求的最大值，用此荷载求解弹性状态下的有限元等效应力，对已建和在建拱坝进行一系列分析后可得到不同拱坝的有限元等效应力容许值，对其进行统计分析从而建立具有普遍意义的拱坝不同荷载组合下的拉应力控制标准。     

超高掺量粉煤灰大坝混凝土早龄期抗裂性研究

为解决传统的大坝混凝土早龄期热裂性能评价方法的不足,综合考虑混凝土的温度历程、约束、变形和应力的发展,采用温度–应力试验技术,从整体论出发研究粉煤灰掺量分别为35%(基准)和80%(超高掺)两种非碾压型常态大坝混凝土的早龄期抗裂性能。结果表明:超高掺混凝土水化温升低,比基准混凝土的开裂温度低、开裂温降大,水化硬化过程中热膨胀系数较小,而受拉徐变度较大,早龄期抗开裂能力强。超高掺混凝土是具有发展前景的绿色高性能大坝混凝土。     

大面积混凝土结构非线性有限元分析

混凝土结构中,当混凝土的拉应力达到抗拉强度时,混凝土就会开裂,由于混凝土与钢筋的变形协调性,此时钢筋的抗拉强度很小,没有屈服在弹性阶段工作,用弹性方法求得的内力不符合实际受力状态.在反复荷载作用下,钢筋和混凝土的这种粘结作用逐渐减少,相对滑移会很大,再加上收缩变形,它们都与时间有关,导致内力重分布。通过有限元软件,在温度作用下,大面积混凝土结构的裂缝发展极其相应的应力分别从材料的线性和非线性进行数值模拟,并和实际工程观测结果进行比较,采用非线性有限元开裂模型能够较好的估测结构降温引起的应力分布,对工程设计及实践有非常重要的指导意义。     

西龙池抽水蓄能电站蜗壳结构非线性有限元分析

本文利用ANSYS结构分析程序,对西龙池抽水蓄能电站充水保压蜗壳结构进行三维非线性有限元分析,研究外围混凝土中裂缝开展、分布情况以及结构的应力状态。结果表明,正常运行工况除上、下碟边部位混凝土因应力集中会开裂外,其他部位仍处于弹性工作状态;随着水压荷载的增加,裂缝首先出现在蜗壳与进水钢管相接断面的内层混凝土中,然后向周围扩展,在水压荷载最大的甩负荷工况,靠近钢蜗壳外表面40cm范围内的混凝土普遍开裂,个别部位的裂缝长度达到1m左右。计算结果还表明,直段钢管外围混凝土是结构的薄弱部位,在最大水压荷载下会出现水平方向的贯通裂缝,设计时应予以足够重视。     

施工期裂缝对拱坝静动力响应的影响

本文简要介绍拉格朗日不连续变形分析（LDDA）和以黏弹性边界为吸能边界的地震输入方法。用LDDA模拟拱坝横缝、诱导缝和施工期温度裂缝,对西南地区某300米级高拱坝进行有限元网格剖分,研究对比有、无施工期温度缝情况下坝体的静动位移和应力,温度缝的张开和滑移以及缝端的应力。得出以下结论：施工期温度缝可明显增加静位移,但动位移相差不大,作为衡量裂缝扩展的缝端应力未超过混凝土的抗拉强度。     

大坝混凝土早龄期变温条件下拉伸徐变研究

为解决大坝混凝土早龄期拉伸徐变确定困难的问题,本文综合考虑大坝混凝土早龄期水化发展进程和约束状态,采用温度-应力试验技术,测试获得粉煤灰掺量分别为35%和80%掺量的两种大坝混凝土在两种不同温度养护模式下约束试件和自由试件的温度、变形和应力的发展曲线,由此确定两种大坝混凝土的早龄期拉徐变及其发展规律。结合温度-应力试验和绝热温升试验数据,提出变温条件下的改进开尔文模型的大坝混凝土早龄期拉徐变模型,并对模型进行验证。结果表明:粉煤灰掺量为80%的大坝混凝土早龄期拉伸徐变度较大,可减小约束应力的发展,对混凝土早龄期抗裂有利。基于水化发展进程的改进开尔文模型可较好地预测约束状态下大坝混凝土的早龄期拉伸徐变,从而用于其早龄期开裂风险评估。     

长沙拱坝裂缝状况及寒潮影响的数值分析

1999年4月,广东省长沙拱坝在国内外首次成功应用外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝新技术。2000年1月拱坝下游面出现细小裂缝,宽0.2～1.2mm,深度2.2～4.4m,均未贯穿坝体上游面。基于氧化镁混凝土双曲线模型的数值仿真分析表明,设计条件下氧化镁混凝土的应力补偿量符合常规拱坝结构的应力状态,下游坝面裂缝与采用新技术无必然联系,保温板显著改善了下游坝面的应力状态。原设计坝体应力状态不理想,坝体工程混凝土质量造成抗裂性能降低,尤其是寒潮冲击时无有效的保温措施等因素引起长沙拱坝的裂缝。长沙拱坝坝体灌浆后目前已正常运用12年多。寒潮影响的数值分析为新技术应用研究提供了重要的基础资料,为类似工程提供有益的参考。     

溪柄碾压混凝土薄拱坝运行期位移预测和实测

溪柄碾压混凝土薄拱坝设计采用了仿真的材料热学参数.这些参数是在预测的施工温度条件下进行的材料实验中测定的.设计模拟了施工全过程,进行坝体的累计温度及自重徐变应力计算,提供施工期末初应力.本文提供运行期某一时刻水压和温度下相对施工期末的简易计算位移,并把计算值和短系列的原型观测数据进行比较修正.上述两者应力叠加即为该时全应力值.运行期位移突变或向下游变位过大都不安全.     

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝仿真分析

外掺MgO混凝土不分横缝快速筑拱坝是一项新的筑坝技术，广东省阳春市长沙拱坝是国内、外全面采用该项技术建成的第一座拱坝。本文采用了一种新的考虑温度历程效应的MgO微膨胀混凝土仿真分析模型，根据实际观测资料对长沙坝进行了有限元仿真分析，并对坝体运行过程中出现的裂缝成因进行了初步研究，同时研究了掺入MgO以后混凝土自生体积膨胀对拱坝应力状态的改善效果。仿真结果表明，外掺MgO混凝土可以补偿坝体温度拉应力，对这一类中小型拱坝不分横缝，简化温控措施，通仓连续快速浇筑施工，缩短工期。     

紫坪铺混凝土面板堆石坝三维应力位移分析

采用双屈服面弹塑性模型对紫坪铺混凝土面板堆石坝进行了三维有限元应力位移分析,给出了坝体位移和面板的应力、位移及其分布规律,探讨了混凝土面板的应力和变位,得到了一些有益的认识.     

混凝土坝位移FEM-HST混合预测模型研究

开展大坝安全监控模型的研究可以对监测异常值进行预警,有助于监测大坝的运行状态,保障其安全运行。本文基于混凝土坝的监测数据,结合有限元（FEM）分析和传统的混凝土坝位移统计分析（HST）,建立混凝土坝长期运行位移FEM-HST混合预测模型,其中水压分量通过有限元计算获得,有限元模型的材料参数根据实际测点监测数据反演得到;温度分量采用简谐温度模型;时效分量采用时间的线性函数和对数函数的线性组合统计模型。所建立的FEM-HST混合模型显著改进了HST模型的预测精度和稳定性,可反映大坝和地基的结构和材料特性,能够更好预测极端荷载工况下大坝的位移,这有助于监控大坝在极端工况下的工作性态。     

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。     

水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究北大核心CSCD

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。