混凝土早期热-力学模型及工程应用

考虑混凝土早期强度的本构关系,结合化学反应速率描述温度对混凝土绝热温升方程的影响,对大体积混凝土结构早期的温度场和应力场进行研究。温度场的求解基于等效时间的非线性热传导方程,应力场求解考虑混凝土初期徐变影响。结合苏州轨道交通地下车站工程实例,对大体积混凝土施工期和运行期温度场和应力场进行仿真计算。结果表明,夏季开始浇筑的车站主体结构必须采取适当的温控措施,以保证大体积混凝土不产生温度裂缝。     

蒙特卡罗法的一种快速计算:在势流问题中的应用

本文针对过去用蒙特卡罗方法做大范围、多节点的势流计算时计算量大、速度较慢,尤其是在游动次数增加以后,这种缺点就表现的非常明显的问题,提出了一种可以进行大范围、多节点计算的快速计算方法,同时提出了一种以角度为转移标准的转移概率,并给出了相应的随机游动模型和相应的算例加以验证。计算结果表明,本文提出的改进方法和原来传统的蒙特卡罗方法相比,在保持相同随机游动次数的情况下,计算时间大大减少。本文提出的方法不仅缩短了蒙特卡罗方法求解的时间,而且拓宽了蒙特卡罗方法的应用。     

用蒙特卡罗法解堰闸流动

本文首次运用不规则游动网格的蒙特卡罗方法求解堰闸流动问题.根据蒙特卡罗方法可以独立计算区域内任一点值的特点，提出了相应的自由表面和流量的迭代计算方法.经过多组计算表明，本文方法灵活、快速，流量系数、堰面压力分布的计算值与试验值吻合良好，为蒙特卡罗法求解有自由表面的流动问题取得了成功的经验。     

ANSYS在混凝土拱坝温度场仿真计算中的应用

本文通过ANSYS的瞬态热分析模块来模拟混凝土拱坝施工期及运行期的不稳定温度场进行论述，介绍了基于ANSYS的混凝土拱坝温度场仿真计算的实现方法。最后，应用ANSYS模拟了沙老河拱坝施工期及运行期的温度场，并与观测值进行了对比，计算结果令人满意。     

大体积混凝土温度场差分法求解精度问题

利用差分法进行大体积混凝土温度场求解时，常遇到由于差分步长过大，因而造成计算精度下降，差分步长过小，又会引起计算量成倍增长的问题。本根据差分法求解的基本特点，提出一种修正方法，在不增加计算量的同时，提高了求解精度，并对三种常用混凝土绝热温升计算公式修正规律进行了研究。     

大体积混凝土温度场及裂缝控制

大体积混凝土散热的不均匀性会产生较高的温度应力,从而导致结构开裂现象比较普遍.结合某大体积混凝土工程施工实例,通过对相应监测点的温度场变化和温度时程曲线分析,探究了大体积混凝土裂缝开展原因.结果表明:当内外温差超过25℃且温度下降速率超过2℃/d极易产生裂缝;施工采用跳仓法配合低水化热水泥,在大于14 d的养护条件下能...     

基于可变容差法碾压混凝土坝温度场反分析研究

大体积混凝土温度计算模型和热学参数的准确性直接影响温度场仿真计算的成败,而精确地进行温度计算所需的一些材料参数往往不易直接测得,需要根据一些易测得的量进行反求。基于三维瞬态温度场有限元求解理论与反问题理论,建立了混凝土三维瞬态温度场反问题求解数值模型。运用可变容差法寻求非线性反演问题全局最优解,只需要若干点的温度实测值便可实现混凝土多个热学参数如绝热温升、导温系数及表面放热系数等的同时反演,算例对该反演方法的反演精度及数值稳定性给出了满意的证明。     

考虑冷却水效应的闸墩混凝土施工期温度场研究

温度变化对于大体积混凝土结构施工期的安全至关重要。在大体积混凝土内部埋设冷却水管是最有效的温控防裂措施,这就很有必要对埋设冷却水管结构的温度场进行分析研究。本文基于大体积混凝土温度场理论,针对采用冷却水管进行控温的闸墩,采用有限元热流耦合法模拟冷却水管的作用,对闸墩混凝土施工期三维温度场进行了仿真分析。分析表明,研究所采用的冷却水方案是可行的,能够有效地降低温度场峰值、减小混凝土内外温差、控制混凝土浇筑初期的温度,达到减少甚至消除结构裂缝的目的。     

船闸底板大体积混凝土温度场仿真分析

在水库大坝、电站厂房、船闸等水工建筑物的大体积混凝土浇筑过程中,容易产生裂缝。利用有限元分析方法,对大体积混凝土浇筑过程的温度场进行仿真分析,得出大体积混凝土浇筑过程温度场随时间的变化规律,并与实际浇筑过程中的混凝土温升监测结果进行对比,验证仿真分析的可行性,以进一步优化混凝土浇筑方法和温控措施。     

混凝土底板宽缝回填混凝土的散热计算

大体积或大面积混凝土,如果通仓浇注,容易产生温度裂缝,因此可在混凝土中预留宽缝,待两侧混凝土冷却后,再在宽缝内回填混凝土。本文在第三类边界条件下,求解两个联立的热传导微分方程,算出宽缝混凝土温度场的计算公式,从而算出水化热的最高温度。     

不规则游动网格的蒙特卡罗方法

本文首次提出了用于求解复杂边界水动力学问题的不规则游动网格的蒙特卡罗方法，给出了相应的随机游动模型及其证明，并通过实例计算加以验证。计算表明，本文方法的结果与有限元法的结果吻合很好，新方法是正确可行的，计算精度与规则游动网格相比有明显的提高。     

Stochastic simulation of fluid flow in porous media by the complex variable expression method

A stochastic simulation of fluid flow in porous media using a complex variable expression method (SFCM) is presented in this paper. Hydraulic conductivity is considered as a random variable and is then expressed in complex variable form, the real part of which is a deterministic value and the imaginary part is a variable value. The stochastic seepage flow is simulated with the SFCM and is compared with the results calculated with the Monte Carlo stochastic finite element method. In using the Monte Carlo method to simulate the stochastic seepage flow field, the hydraulic conductivity is assumed in three different probability distributions using random sampling method. The obtained seepage flow field is examined through skewness analysis, and the skewed distribution probability density function is given. The head mode value and the head comprehensive standard deviation are used to represent the statistics of calculation results obtained by the Monte Carlo method. The stochastic seepage flow field simulated by the SFCM is confirmed to be similar to that given by the Monte Carlo method from numerical aspects. The range of coefficient of variation of hydraulic conductivity in SFCM is larger than used previously in stochastic seepage flow field simulations, and the computation time is short. The results proved that the SFCM is a convenient calculating method for solving the complex problems.     

混凝土表面开裂时间评估的概率方法

基于混凝土保护层开裂问题的近似解析解和蒙特卡罗算法,确定获得稳定数值结果的最小模拟次数,并获得了与各随机参数相对应的混凝土表面开裂时间的均值和变异系数。基于数值模拟结果,证实了当每个参数都服从正态分布时,混凝土表面开裂时间也是一个正态分布的随机变量。定量评价了保护层厚度均值和变异系数对混凝土表面开裂时间的影响。     

含水层非均质性对地下水蒙特卡罗模拟结果的影响

为研究含水层非均质性对地下水蒙特卡罗模拟结果的影响,对非均质性分区渗透系数最终随机场的产生采用对应充填和排列充填两种处理方法,并对两种处理方法的蒙特卡罗模拟结果进行了比较。结果表明:对于具有强烈非均质性的含水层,蒙特卡罗模拟的实现数对于对应充填至少要取至2 500次,排列充填至少要取至10 000次,所得结果才是合理的;在绝对实现数相同的情况下,对应充填处理结果优于排列充填,但当实现数达到22 500次以上时,两种处理方法所得结果就无明显差别。     

基于MCMC法的混凝土坝坝体坝基变形模量随机反演

针对混凝土坝材料力学参数反演中存在大量不确定性问题,提出了混凝土重力坝坝体弹性模量与坝基变形模量的MCMC随机反演法。将坝体及坝基变形模量参数视为随机变量,基于Bayesian理论,利用无似然函数的马尔可夫链蒙特卡罗方法（Markov chain Monte Carlo (MCMC) without likelihoods）进行随机参数后验分布抽样。通过平稳后的马尔可夫链得到参数后验分布的随机样本,进而得到对应的期望值和标准差。以龙滩高混凝土重力坝为例,结合典型断面的二维平面有限元模型,采用无似然函数的MCMC算法对坝体、坝基变形模量进行了随机反演,得出所需反演参数（坝体弹性模量、坝基变形模量）的分布;分析了坝体、坝基变形模量分布的统计特性与观测值波动之间的关系,得出后验分布变异性与观测值离散性呈正相关关系。     

大体积混凝土导热系数反演分析

大体积混凝土的温度场计算一直是坝工混凝土设计和研究的重点。在分析坝体混凝土温度场时,不仅需要坝区的气温、水温资料,还需要知道坝体混凝土的热力学参数。介绍了大体积混凝土导热系数的反演分析原理和方法。结合江垭混凝土重力坝原型温度资料,利用最小二乘法原理建立数学模型,计算出该大坝大体积混凝土的导热系数。计算结果和实验室数据很接近,表明反演分析方法是可信的。利用反演分析得到的导热系数,一方面可对已建工程进行实际安全度的评价;另一方面能对在建工程的设计、施工进行优化。具有一定的科学价值和广泛的应用前景。     

高拱坝结构的随机分析

拱坝结构涉及到许多不确定性因素，把拱坝的主要荷载及材料参数看作随机变量，结合小湾拱坝进行了5000次蒙特卡罗随机有限元模拟，得出影响拱坝效应场的主要随机因素及其敏感性。结果表明，坝体混凝土的弹模及密度对应力场影响很大，故在实际工程中应严把混凝土施工质量关，如果把地基看作连续整体，其弹模对效应场的影响并不是很大。     

水工钢闸门主梁模糊失效概率计算方法研究

为合理计算水工钢闸门主梁模糊失效概率,分别将主梁相对变形当作一个随机变量及三个变量的组合,采用积分法、当量随机化方法及蒙特卡罗法进行了计算。当相对变形为一个随机量时,采用积分法及当量随机化方法计算,两者的差别在于积分法用隶属函数描述模糊限值,当量随机化方法是将模糊限值当量作为一个随机量。当相对变形看作三个变量的组合时采用蒙特卡罗法进行计算,该方法考虑了三个变量的分布特性,更符合实际情况,模糊限值也用随机量表示。计算表明,积分法与当量随机化方法结果相近,验证了当量随机化方法的精度;蒙特卡罗法结果与相对变形服从正态分布时、用当量随机化方法计算的结果接近,故主梁相对变形服从正态分布更为合理。三种计算方法中,当量随机化方法计算失效概率相较于其它方法有计算过程简便,效率高的优点。     

基于蒙特卡罗模拟的混凝土坝渗流性态区间综合评价

针对混凝土坝渗流性态评价过程中专家单值打分主观性较强等问题,采用区间评分的形式,引入权重因子表征专家评价水平差异,利用区间概率分布函数描述专家意见分歧程度,提出了基于区间宽度的主观权重修正方法,在此基础上利用蒙特卡罗模拟法进行渗流性态综合评价。采用该方法对某混凝土坝7号坝段的渗流性态进行了综合评价,评价等级隶属于基本正常及以上的概率为99.9%,评价结果为基本正常,与实际运行情况相符,表明基于蒙特卡罗模拟的区间评价法应用于混凝土坝渗流性态评价是可行的,可用于不确定性高、单值赋分难度大的工程评价。     

基于数值流形元法的混凝土力学特性数值试验

从混凝土细观结构出发,假定混凝土由砂浆、骨料界面组成的多相复合材料,以试验为基础赋予各相材料的参数模拟加载过程中从细观到宏观的力学响应。考虑各相组分的非均匀性,借助蒙特卡罗方法和Fuller级配公式,产生随机骨料模型。扩展后的二阶流形元法,可以模拟混凝土受力、变形和破坏的全过程,可以追踪多裂隙的扩展,裂缝闭合后的压剪。开裂面可利用应力结果自动搜索,而不必人为预设。利用改进的流形元进行混凝土力学特性数值试验的模拟研究,再现了混凝土单轴受压、受拉试验在不同加载阶段微裂缝产生、扩展直至破坏的过程,及其宏观应力-应变曲线的变化情况。数值模拟结果与试验统计结果相符。