混凝土应变率效应产生机理探讨

混凝土材料在动载作用下存在应变率敏感效应，其产生机理尚待深入研究。本文进行了全级配混凝土试件的细观数值模拟，分析了地震荷载作用下惯性、阻尼以及其它因素对动载增强效应的影响，讨论了所引入率效应强化参数的物理意义，同时分析了静载和动载作用下混凝土裂缝形态、变形滞后效应和损伤滞后效应。通过混凝土细观力学数值试验，分析研究了有关混凝土材料的声发射试验和CT观测成果、Eibl等人的惯性效应理论以及Stefan效应理论，认为在动载作用下混凝土材料变形的滞后性产生了损伤滞后性最终表现为应变率强化效应。     

应变率效应对混凝土动弯拉强度的影响

本文基于混凝土材料的应变率效应及有关试验资料，给出了混凝土材料强度和弹性模量强化曲线，根据该关系曲线并考虑初始静预载的情况，建立了混凝土梁动弯加载过程的有限元数值模型。利用该数值模型模拟了不同加载速率和具有不同初始预静载时梁在冲击荷载作用下动弯拉破坏过程，分析了混凝土强度和弹性模量的应变率敏感性对不同初始预静载水平下的混凝土梁动弯拉强度的影响，初步揭示出动载强度随着应变率变化的规律。研究表明，在复杂加载情况下，动强度与应变历史、应变率历史以及材料的损伤积累有关。     

水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应试验研究

为研究动态荷载作用下水工沥青混凝土力学性能的尺寸效应规律，在5℃的环境温度及10^-5/s～10^-2/s的应变率条件下，对直径为100 mm、高径比分别为0.5、1.0、1.5和2.0的水工沥青混凝土试样开展了单轴动态抗压试验研究，分析了应变率效应与尺寸效应对沥青混凝土动态抗压强度、弹性模量及破坏模式的影响。结果表明：应变率越大或试样高径比越小，试样破坏越显著；随着高径比的增加，抗压强度减小，而弹性模量增大；随着应变率的增加，抗压强度与弹性模量的动态增强因子呈非线性增长趋势。基于试验研究，综合考虑应变率效应与尺寸效应的协同作用，引入应变率影响因子建立了水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应计算模型，并验证了模型的合理性。     

不同湿度混凝土动力抗压性能数值模拟分析

本文基于随机骨料建立了二维混凝土的细观数值模型,利用无厚度cohesive单元模拟界面层及基体的损伤,用弹性单元模拟孔隙水,并结合黏性效应、惯性效应,模拟分析了应变率和孔隙含水率对混凝土抗压强度、峰值应变和弹性模量的影响。结果表明:动力分析时混凝土组成材料采用静力参数,考虑了惯性效应与黏性作用后,数值模型可以很好地反映动力荷载作用下混凝土名义动力强度增长因子(DIF)、单轴压缩弹性模量和峰值应变随应变率增加而增加的宏观现象,以及随着孔隙含水率增加混凝土静动态抗压强度线性减小、DIF线性增加、率效应增强的变化规律。以应变率和孔隙含水率为参数,提出了以干燥混凝土静态抗压强度为基准的含水混凝土动态抗压强度的预测公式。     

地震应变率下水饱和度对混凝土动力压缩效应的影响

为揭示地震应变率下不同含水量混凝土的力学性能变化规律,采用真空饱水设备快速制备不同水饱和度混凝土试件以消除水泥进一步水化对试验结果的影响;进行了3种应变率下(10-5s-1、10-4s-1、10-3s-1)的单轴压缩试验,测试分析了应变率和水饱和度对混凝土的应力应变曲线形态、抗压强度、弹性模量以及峰值应变的影响规律与影响机理。研究结果表明,随着应变率增加,混凝土动态抗压强度增大、弹性模量增加、而峰值应变减小;随着水饱和度增加,混凝土在静载以及动载下的抗压强度绝对值减小,但动载作用时动力强度增长因子增大;应变率越高混凝土峰值应变随水饱和度增大而减小的趋势越明显。综合考虑应变率效应以及水饱和度的影响,提出了混凝土力学性能指标的经验计算公式,与试验结果有着较好的吻合度。     

动态荷载作用下细观混凝土的尺寸效应研究

混凝土材料的尺寸效应问题是很复杂的但同时又非常重要。为了研究动态荷载作用下混凝土的尺寸效应,从数值试验出发,根据自行编制的程序,生成随机骨料模型,应用塑性损伤本构,数值计算了不同尺寸下混凝土的动态破坏强度。结果发现:在相同的加载速率下,随着试件尺寸的增大,材料的强度在增大,破坏位移也在增大;混凝土的动强度随应变率的增加而提高,当随着试件尺寸的增大时,其动强度的增大幅度更为明显。     

基于Weibull统计理论的混凝土率型损伤本构模型研究

为研究混凝土在股役期间的材料特性,进行了不同应变速率下(10^-5,10^-4,10^-3和10^-2/s)的混凝土单轴受压试验,分析了混凝土材料基本力学特性,试验结果表明:随着应变速率的提高,峰值应力和初始弹性模量呈现增大的趋势,峰值应力的变化规律并不明显。基于Weibull和Lognormal统计分布理论,以及Lemaitre应变等效原理,引入应变速率因素,构建出混凝土材料分段式率型单轴受压损伤本构模型。依据试验数据,确定了所建立的率型损伤本构模型参数;给出了不同速率下混凝土单轴受压应力-应变和损伤变化规律曲线。结果表明:建立的混凝土率型本构模型能够反映不同应变速率下混凝土单轴受压损伤全过程。     

混凝土三轴动态强度准则

动态荷载作用下,混凝土材料存在着明显的率相关性,建立混凝土材料在动态荷载作用下的三轴动态强度准则具有重要的科学意义。本文在广义非线性强度理论的框架下,结合混凝土材料的非线性单轴、双轴动态强度特性,推导了广义非线性强度理论材料参数的率效应公式,从而得到了考虑率效应的混凝土材料的三轴动态强度准则。双轴情况下,所建立的动态强度准则与动态试验数据吻合较好;根据混凝土材料强度参数的率效应公式,探讨了混凝土材料的多轴非线性强度特性。     

带初始损伤混凝土的动态抗压性能研究

对65个直径为68 mm的混凝土圆柱体试件进行试验分析,系统研究了不同初始损伤程度的混凝土试件在冲击荷载作用下的动态抗压特性。通过对混凝土试件预加不同的静态荷载,从而在试件内产生不同程度的初始损伤;利用SHPB设备进行不同速率下的冲击试验,研究初始损伤程度对混凝土动态抗压强度、应力应变关系以及破坏模式的影响。试验结果表明,初始损伤对混凝土动态抗压强度产生重要影响,其影响程度与混凝土试件的初始损伤程度密切相关,损伤程度在阈值以下时对混凝土的动态抗压强度影响较小,超过阈值时影响显著;随应变率增加,带损伤混凝土的动态抗压强度显著提高;含水率的增加降低了带初始损伤混凝土动态抗压性能。基于试验结果,提出了综合考虑初始损伤程度影响和应变速率效应的抗压强度预测模型。     

基于微观结构特征的混凝土动态抗拉强度提高机理及其统一模型

通过总结和分析混凝土材料静动态强度及其微观结构特征的主要研究成果,从微观角度研究了混凝土动态抗拉强度提高机理。研究表明,基于微观结构特征研究混凝土动态抗拉强度提高机理是可行的,并建立了能够解释水灰比、养护条件、龄期、含水量以及不同加载速率等因素影响混凝土动态抗拉强度微观结构机理的统一模型。模型使混凝土动态抗拉强度形成得到了统一,即由固体材料效应、自由水效应以及惯性效应三部分组成,各部分在不同应变率阶段影响程度不同。     

怒江流域水电开发社会经济影响分析

选取典型生态脆弱区怒江为研究对象,结合怒江流域社会经济发展现状及主要社会问题,分析了怒江水电开发对国家经济、流域经济及产业经济可能产生的经济影响,研究了怒江水电开发中的移民问题、区域贫困问题以及水电开发、区域开放度、教育事业发展和"三江并流"世界遗产的影响。认为在一定时期内怒江流域水电开发的社会经济影响效应较大,最后指出了水电开发社会经济影响分析中应重点考虑的问题。     

渠道潜冰底面水压力分布特性的数值模拟研究

潜入冰盖底面的冰凌称为潜冰,潜冰的停滞和堆积可能形成冰塞、冰坝等严重的冰情现象。潜冰的运动形式与其底面的水压力密切相关。本文采用Realizable k-ε紊流模型,对潜冰底面的压力分布进行了三维数值模拟研究。通过与Larsen的试验数据对比,验证了该数值模型的可靠性与正确性。潜冰底面的水压力是前缘分流效应与文丘里效应共同作用的结果。模拟结果表明:潜冰底面前缘效应与文丘里效应不仅与冰盖下平均流速V,相对水深t/h密切相关,而且随相对宽度b/B而变化:文丘里效应与b/B呈正比,前缘效应与b/B呈幂相关。通过对数值模拟结果进行分析,得到了考虑潜冰宽度影响的潜冰底面文丘里效应压强和前缘效应压强的计算公式,并在此基础上提出了潜冰底面水压力的估算公式。     

弧形闸门支铰钢梁振动时效消应技术研究与实践

通过对刘家道口枢纽节制闸弧形闸门支铰钢梁采用了振动时效消应技术进行研究,其消应效果达到了有关规范和标准要求,满足了建设工期、质量、运行安全、环保、安全生产等。该研究成果的取得,为该工程带来了显著的经济效益和社会效益,同时为同类工程消除残余应力提供了范例和经验,对类似100 mm特厚钢板的箱形构件消除应力方面,具有重要的指导意义,也为100 mm以上特厚焊接钢构件振动时效的研究应用打下了基础。     

白河堡水库枢纽工程溢洪道破坏机现分析

在对工程区基本条件、工程检测资料综合分析的基础上，对溢洪道的破坏机制进行了探讨，并提出了相应的对策及建议，为工程除险加固决策提供了合理、可行的依据。     

桩承式加筋路堤设计理论研究进展

综述国内外关于桩承式加筋(GRPS)路堤设计理论的研究成果,分析了土拱效应理论和拉膜效应理论。指出了目前桩承式加筋路堤设计理论的不足,提出了GRPS路堤中路堤、桩和土工合成材料三部分设计中有待进一步研究的问题。     

Vorticity vector-potential method based on time-dependent curvilinear coordinates for two-dimensional rotating flows in closed configurations

In this study, a vorticity vector-potential method for two-dimensional viscous incompressible rotating driven flows is developed in the time-dependent curvilinear coordinates. The method is applicable in both inertial and non-inertial frames of reference with the advantage of a fixed and regular calculation domain. The numerical method is applied to triangle and curved triangle configurations in constant and varying rotational angular velocity cases respectively. The evolutions of flow field are studied. The geostrophic effect, unsteady effect and curvature effect on the evolutions are discussed.     

基于分形理论的岩体结构面粗糙度影响因素研究

岩体结构面粗糙度具有显著的各向异性、尺寸效应以及间距效应特征。为研究岩体结构面粗糙度的影响因素,以三维激光扫描试验数据为主,以分形随机函数生成数据为辅,分别从二维和三维角度展开研究。研究结果表明,不同采样方向的结构面视觉判断误差很大,需定量判断才更为科学;随着采样尺寸的增加,结构面粗糙度减小,当尺寸增加到有效尺寸时,粗糙度基本趋于平稳不再下降;随着采样间距的减小,结构面粗糙度增大,当采样间距小于有效间距时,粗糙度上升趋势变缓,趋于稳定状态;当采样间距过大时,岩体结构面粗糙度不再具备分形特征。     

钢筋混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应的细观数值研究

钢筋混凝土构件的尺寸效应行为根源于两个方面:(1)混凝土材料本身的非均质性导致的尺寸效应;(2)钢筋/混凝土相互作用力学行为的高度复杂性导致的尺寸效应。考虑混凝土细观结构非均质性的影响,假定钢筋与混凝土之间完好粘结,建立了钢筋混凝土柱轴心受压加载下力学特性及破坏行为研究的细观尺度力学分析模型。首先通过对混凝土试件受压力学特性试验的模拟,采用反演法确定了各细观组分的力学参数;进而,对某钢筋混凝土柱轴心受压损伤破坏行为进行了宏/细观尺度数值模拟,并初步探讨了钢筋混凝土构件名义轴心压缩强度的尺寸效应规律。本文细观数值结果与试验结果的良好吻合,验证了建立的钢筋混凝土构件层次尺寸效应研究的细观分析方法的合理性。     

姚暹渠运城市区段治理改造方案优化

姚暹渠本次治理改造工程对该改造方案进行了比较厦优化，在保证设计下泄15m^3/8洪水流量的前提下，使市内的2770m渠道由原有的污水渠改造成清水渠，从而使市区的水面增加到4．4万m^2，并修建了渠道两侧绿化带，人行道，为远城市的居民创造了一个碧波荡漾，泛舟倒映，林清水秀的生存体闲娱乐环境。同时林草和水体的恒温，促使了增氧，增湿、减尘等效应，并在美化生活环境，提高城市品位，改善城市容貌形象，加快发展远城市的工贸旅游强市上起到了积极的促进作用。