泄洪闸闸墩施工期温度场与温度应力分析

利用ANSYS的APDL语言对其进行二次开发,编写了适用于分析闸墩瞬态温度场的命令流。并对某泄洪闸闸墩施工期温度场进行了计算,计算结果与实测结果具有较好的吻合性;结合自编FORTRAN程序,在已有的温度场计算成果的基础上,采用分时段变弹性模量及变应力松弛系数的有限元累计应力计算方法,实现了基于ANSYS软件平台并考虑混凝土收缩变形影响的施工期弹性徐变温度应力场的计算,并分析了闸墩混凝土早期裂缝的分布规律及其形成的原因。     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

基于ANSYS的预应力闸墩结构布置研究

采用大型有限元结构分析软件ANSYS对某泄洪闸预应力闸墩9种工况进行计算,了解闸室段的应力、应变分布规律,模拟预应力闸墩的预应力效果.对闸墩锚索的布置形式进行分析,评价各部位混凝土应力状态是否满足设计控制要求,并验证闸室段结构形式的合理性.证明了泄洪闸正常运用时,闸墩施加预应力可有效消除弧门推力在闸墩及锚块上产生的拉应力.但当泄洪闸、厂房永久结构缝设置一道止水时,闸墩支铰区及锚块局部仍存在大于C40混凝土抗拉标准强度的拉应力,左墩锚块部位的最大拉应力为3 172.9 kPa,闸墩支铰区最大拉应力为3 262.2 kPa;设置两道止水时,闸墩尤其是左墩内侧闸墩与底板交接线上部区域存在较大的拉应力,不能满足闸墩混凝土抗裂设计要求,为闸室分缝、结构配筋提供了依据.     

早龄期混凝土力学性能试验及其单轴本构模型

为了研究早龄期混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、静力受压弹性模量以及单轴受压应力应变曲线的规律,进行了系统的加载试验和试验数据分析.总结了早龄期阶段力学指标随龄期的变化规律以及与立方体抗压强度之间的换算关系,通过拟合相关参数,提出了分段式的受压应力应变全曲线拟合公式,拟合结果与试验数据吻合较好.试验结果表明,早龄期C40混凝土的强度和弹性模量随着龄期非线性增长,7 d是增长变化的分界时点;随着龄期的增长,峰值应变减少,脆性变大;早龄期C40混凝土的单轴受压应力应变曲线与充分养护龄期混凝土形状相似.     

混凝土小型空心砌块加销砌体抗压试验研究

通过 15个混凝土小型空心砌块普通砌体及 15个加销砌体的抗压对比试验 ,分析其抗压工作机理 ,并对其抗压强度、弹性模量等力学性能指标进行计算分析 ,为混凝土小型空心砌块加销砌体的设计计算提供初步依据。     

型钢混凝土闸墩的地震谱分析

为了研究型钢混凝土闸墩的地震反应,以邕宁水利枢纽型钢混凝土闸墩为基础模型,借助ANSYS软件,采用水工抗震规范中的主流地震谱分析方法,获取用于水闸地震响应求解的设计反应谱,使用振型分解法求解型钢混凝土闸墩的地震响应.结果表明:型钢混凝土闸墩自由振动的主要形态是墩体横水流方向的左右平动,基本周期约为0.7 s;型钢混凝土闸墩的自振频率间隔较大,频率自小向大的排列属于稀疏型频率谱;地震引起的型钢混凝土闸墩变形不大,但是局部应力偏大会导致闸墩开裂,这与水利工程震害调查中闸墩常见的开裂破坏较为吻合.     

高强混凝土力学性能研究及其相关性分析

设计具有代表性的20组混凝土配合比，配制了高强高性能混凝土。通过不同龄期混凝土力学性能测试分析，研究混凝土抗折、轴心抗压、弹性模量及劈裂抗拉强度与抗压强度之间的相互关系，分析了影响高强高性能混凝土力学性能的几个主要因素，并对常用的几个统计公式进行了验算．通过计算，对部分统计公式进行了参数修正。     

预应力闸墩与钢锚块接触非线性有限元分析

采用非线性有限元方法,对深溪沟水电站泄洪闸预应力闸墩与钢锚块进行了整体空间应力与变形分析,计算中考虑了预应力闸墩与钢锚块的耦合效应,并通过在两者之间设置接触单元模拟预应力闸墩与钢锚块的接触非线性,得到各设计工况下的位移分布和变形结果,全部有限元计算结果为深溪沟工程泄洪闸预应力体系设计与优化提供依据.根据有限元计算成果,对大吨位预应力闸墩所采用的钢结构支撑梁的预应力效果进行总结和评价,并与混凝土锚块的应力分布规律作了简要的对比.     

高拱坝砼拉压特性的全级配及湿筛试验

水工大坝混凝土力学特性试验迄今仍采用湿筛成型小尺寸试验试件完成,而湿筛试验往往剔除大于40mm以上大骨料,如此造成试验结果与大坝混凝土实际全级配性能的差异,无法真实反映实际大坝混凝土的性能指标。结合锦屏一级高拱坝混凝土强度测试要求,开展其全级配试件力学特性及相关性能试验,对其单轴抗压、单轴抗拉、极限拉伸及弹性模量等指标进行全面测试,其180d龄期的单拉强度和90d龄期的极限拉应变与湿筛试验测试值的比值变化为::按C18040、C18035、C18030强度分区,分别为0.661、0.637、0.690和0.583、0.579、0.573。在大骨料作用下,锦屏一级拱坝混凝土全级配试验测试的弹性模量则比湿筛试验测试值略高。     

青岛海湾大桥混凝土墩的时变可靠度

分析了北方海域混凝土结构时变可靠度产生的原因,通过大量室内冻融试验研究,得出了混凝土结构在冻融作用下的弹性模量、抗拉、抗压等力学性能指标的损伤规律。建立了混凝土墩力学参数随冻融次数的衰减规律,继而转化为强度随时间的衰减规律。推导了混凝土结构在冻融环境下的时变可靠度的计算方法,并应用可靠度理论对海湾桥沧口段航道桥墩柱下部结构进行了数值分析,得出可靠度随时间的变化规律,为维护决策提供依据。     

高性能再生骨料混凝土的基本性能试验研究

对高性能商品再生骨料混凝土的基本性能进行了试验研究，试验结果表明：采用常规材料和适当的途径完全可以使再生骨料混凝土实现高性能化，高性能再生骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度均稍低于高性能天然骨料混凝土，而其弹性模量明显低于高性能天然骨料混凝土且随强度的提高而提高。试验显示再生骨料混凝土的破坏基本是界面破坏，并通过回归分析得出了高性能再生骨料混凝土的轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系以及弹性模量的参考计算公式。     

添加不同纤维的高性能混凝土力学性能试验

通过试验研究了弹性模量具有明显差异的3种纤维对于混凝土的力学性能改善所起的作用,以及钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维单掺或复掺对于混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明：添加0．5％高弹性模量的钢纤维对于混凝土的强度和弹性模量均有提高作用,复掺0．3％钢纤维和0．2％碳纤维的混凝土抗拉强度的提高大于抗压强度;添加0．5％钢纤维的混凝土HPC-2的弹性模量最大,比基准混凝土提高6．5％;添加0．2％聚丙烯纤维的混凝土HPC-3的弹性模量最小,且小于基准混凝土;此外,混凝土抗压强度的影响程度与纤维的弹性模量的关系更为直接,混凝土劈裂抗拉强度的改善与纤维的抗拉强度的关系更为直接,纤维的弹性模量与基体弹性模量的比值,对复合材料的弹性模量有直接的影响。     

基于检测方法的再生混凝土弹性模量试验研究

利用废弃混凝土加工制备为再生细集料,以再生细集料取代率为变量参数配置3种水胶比的再生骨料混凝土,通过混凝土标准弹性模量测试法、基于本构关系测试法以及超声波无损检测法,研究再生细集料取代率对富含砖粒再生混凝土弹性模量的影响规律以及超声波波速与弹性模量之间关系。试验结果表明,以应力-应变曲线上升段的割线斜率作为再生混凝土弹性模量值,该值随再生细集料取代率的变化规律与弹性模量试验测得的变化规律一致,呈现先增大后减小的趋势,且在取代率为30%时达到最佳状态。提出了以再生细骨料取代率为影响因素,富含砖粒再生混凝土立方体抗压强度与弹性模量关系计算模型,拟合出了超声波波速与再生混凝土弹性模量函数式。     

碱激发下粉煤灰-市政污泥固废基混凝土抗冻融性能

为改善市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,在氢氧化钠及水玻璃的复合激发下,用经生石灰改性后的市政污泥取代10%细骨料,粉煤灰分别取代10%、20%与30%水泥,制备了混凝土。分析了不同冻融循环次数下,混凝土的表观现象、相对质量、相对动弹性模量、相对抗压强度及微观结构随粉煤灰掺量与碱当量的变化规律,分别以相对动弹性模量与相对抗压强度为损伤变量建立了不同的冻融损伤模型。研究结果表明：随冻融循环次数增加,混凝土表观损伤愈发严重,内部孔隙增多,相对动弹性模量及相对抗压强度显著降低;与对照组相比,粉煤灰及碱激发剂的加入可以改善市政污泥对混凝土冻融耐久性的劣化效果,降低混凝土在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失;当粉煤灰掺量10%、碱当量4%时,粉煤灰可在碱激发剂及改性污泥中残余碱的联合作用下被较充分地激发,可消纳改性污泥中的残余碱,减弱市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,此时混凝土水化程度最高,在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失最小,且服役寿命最长,约为16a以上;相对动弹性模量与相对抗压强度相关性良好,分别以两者为损伤变量的冻融损伤模型与试验结果均吻合良好。     

负温混凝土内部结构发展的无损监测

为实现寒冷地区冬季施工中混凝土内部结构发展的无损监测,研究两种坍落度、两种防冻剂的混凝土在标准养护条件、恒负温养护条件及自然变负温养护下动弹性模量随龄期的变化规律.结果表明:标准养护条件下,高掺量防冻盐类的掺入给混凝土内部结构带来一定的损伤.在负温阶段,异常高的混凝土动弹性模量值是由混凝土内部含冰量所决定的.通过转入正温一定时间内动弹性模量的衰减值可以判断混凝土在负温阶段受冻损伤程度.转入正温条件下混凝土的动弹性模量的发展规律与混凝土强度发展规律是一致的.因此,这一无损检测方法可以应用于冬季施工中.     

混凝土单轴动态抗拉特性的试验研究

在应用过程中,混凝土结构肯定要受到动态荷载的作用,而混凝土材料的动态力学特性与静态情况下有非常大的区别.为了考察动态荷载作用下混凝土的抗拉特性,本文应用MTS试验机,对C40混凝土在应变速率为10-5/s～10-2/s范围内进行单轴动态拉伸试验,系统研究了不同应变速率下混凝土的抗拉强度、弹性模量、峰值应变等抗拉力学特性,并分析了应变速率对混凝土抗拉强度、弹性模量等的影响规律.试验结果表明:混凝土抗拉强度、弹性模量会随应变速率的增加而增加,泊松比离散性比较大,规律不明显,动态受拉应力应变曲线与静态相似.这些成果可以为混凝土的结构设计提供技术参数.     

Experimental investigation on dynamic mechanical characteristics and microstructure of steam-cured concrete

Steam-cured concrete is widely used to manufacture prefabricated units of high-speed railway foundation structure such as girder and track slab. The dynamic mechanical property of steam-cured concrete is one of the key properties affecting service performance of high-speed railway foundation structure. In the present paper, serial macro/micro-experiments were carried out to investigate the dynamic elastic modulus, shear modulus, damping ratio, and microstructure of steam-cured concrete. The relationships between compositions, curing regime, microstructure, and dynamic properties of steam-cured concrete as well as the corresponding mechanisms were discussed. The results indicate that steam-cured concrete in early age has a larger dynamic elastic modulus and shear modulus as well as a smaller damping ratio compared with standard-cured concrete. On the contrary, at a later age a slightly smaller dynamic elastic modulus and a larger damping ratio of steam-cured concrete are observed. Addition of mineral admixture results in a bit lower dynamic elastic modulus and damping ratio of concrete than that of the control specimen without mineral admixtures. The achievements can provide some fundamental suggestions for materials parameters selection during structural design of steam-cured concrete precast element.     

包浆再生粗骨料对自密实混凝土力学性能及抗冻性的影响

通过自密实包浆再生骨料混凝土力学性能及快速冻融循环试验,从试件的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及冻融后试件的质量损失率、抗压强度损失率及相对动弹性模量角度研究了再生粗骨料包浆对自密实再生混凝土性能的影响,结合SEM电镜试验从微观上分析了骨料包浆对混凝土抗冻性能的改善机制.结果 表明:普通混凝土和再生混凝土的劈裂抗拉强...     

局部修复钢筋混凝土柱的力学性能研究

对采用不同修复材料的轴心受压局部修复钢筋混凝土柱的力学性能进行了实验研究和ANSYS非线性有限元模拟分析,研究了修复材料与修复柱本体浊凝土的弹性模量比n,强度比α,修复柱修复时的卸载程度等因素对局部修复后钢筋混凝土柱力学性能的影响,提出了修复材料与修复柱本体混凝土的弹性模量与n是导致局部修复钢盘混凝土柱力学性能不相容的最主要因素,弹性模量比n与强度比α共同决定修复柱的极限承载力。