再生粗骨料混凝土力学性能研究

使用建筑和拆除废物制作再生骨料可以减少自然资源消耗,减少废物处理所需土地。结合目前国内外研究,综述再生骨料特性、再生粗骨料混凝土的静态力学性能和动态力学性能、改性再生粗骨料混凝土力学性能,对未来研究发展进行展望,以此为再生混凝土广泛应用于实际工程提供参考。     

三维球形随机骨料混凝土细观数值模拟

为了在细观层次上进行混凝土数值模拟,将混凝土视为骨料、砂浆以及二者之间的界面层组成的非均匀复合材料,利用Matlab编程语言结合蒙特卡罗方法实现了混凝土细观结构三维球形随机骨料模型的自动生成,并通过四级配混凝土骨料生成投放试验和三级配混凝土劈拉试验进行了验证。结果表明,所建模型骨料投放含量能达到58%左右,可满足大体积、全级配混凝土的骨料投放模拟。     

基于随机多边形骨料再生混凝土抗氯离子侵蚀研究

基于氯离子扩散模型和骨料级配理论,采用PYTHON语言和COMSOL软件构建再生混凝土随机多边形骨料细观计算模型,并结合已有试验结果验证模型有效性,开展新老砂浆扩散系数、老砂浆厚度及再生骨料取代率等不同工况下再生混凝土抗氯离子侵蚀计算分析,研究氯离子在再生混凝土内部的扩散规律及各细观组分等关键因素对再生混凝土抗氯离子侵蚀的影响规律。结果表明,模拟结果与试验结果吻合较好,该方法能较好地模拟氯离子在再生混凝土内部的扩散过程;再生混凝土氯离子扩散浓度与深度的关系曲线呈现不连续性特征;随着新老砂浆扩散系数的增加,混凝土内氯离子浓度逐渐增大;再生混凝土抗氯离子侵蚀能力随老砂浆厚度、再生骨料取代率的增加而降低。     

再生骨料在净水生态混凝土中的应用研究

提出用再生骨料配制净水生态混凝土的应用方法,并参照相关试验研究分析论证了该方法的可行性.     

再生骨料在水工沥青混凝土中的适用性研究

为研究再生骨料在水工沥青混凝土中的适用性,对再生骨料水工沥青混凝土进行了配合比试验,并通过单轴压缩、劈裂试验、防渗性(孔隙率)确定其配合比为油石比7.0%、级配指数0.37、填料含量13%、再生骨料替代率50%。对再生骨料采用不同浓度的改性剂进行改性,分析再生骨料的吸水率、表观密度、压碎指标、粘附性,确定满足试验要求的改性剂浓度为水玻璃的浓度10%、硅烷偶联剂的浓度12%。在此基础上通过水稳定系数、热稳定系数、渗透系数研究了再生骨料在水工沥青混凝土中的适用性。结果表明,再生骨料应用于水工沥青混凝土中能够满足规范要求,可为再生骨料在水工沥青混凝土中推广应用提供参考。     

透水混凝土配合比设计及其优化方法

为配制高性能的透水混凝土,通过试验和田口法分析透水混凝土的密度、强度、孔隙率和渗透性等四个主要的物理性能对混凝土强度的影响。通过分析试验结果发现,透水混凝土试样的强度主要取决于总空隙率,随着骨料最大尺寸的增加,单一尺寸骨料等级的抗压强度、抗拉强度和抗弯强度降低,而空隙率则增加;随着渗透率的增加,渗透混凝土混合物的强度降低;抗压强度中最有影响力的控制因素是浆料含量,抗拉强度和抗弯强度最有影响力的控制因素则是骨料尺寸。研究结果可为今后高性能透水混凝土的制备提供依据。     

火灾下明框浮法玻璃热破裂的数值模拟研究

玻璃的热破裂行为对建筑火灾的发展和蔓延具有显著影响．本研究使用ABAQUS有限元数值模拟软件,基于实验数据,构建数值模型,对明框浮法玻璃在火灾下的温度场、应力场、破裂时间和裂纹起裂位置进行精确计算和预测．本研究首先通过传热分析得到玻璃的温度场并与实验结果进行对比验证;再借助顺序耦合的热应力分析方法,计算得到玻璃内部的应力分布,并发现火灾下明框浮法玻璃最大主应力为拉应力,主要位于玻璃边缘区域．模拟结果发现,当温差产生的热应力达到玻璃表面所能承受的临界拉应力时,玻璃会发生起裂现象．该研究根据计算的应力分布成功预测玻璃首次破裂时间,模拟结果与4组对应实验的平均绝对百分比误差为10.2%,结果吻合较好．该研究发展并验证了明框浮法玻璃火灾下的数值预测模型,揭示了明框玻璃的热破裂机理,为进一步更加精确的玻璃热破裂行为的预测提供技术支撑．     

含砖再生混凝土细观损伤机理数值模拟研究

为研究再生砖混凝土力学性能和损伤破坏机理,将再生骨料形态视为随机凹凸多边形,将再生砖混凝土视为废砖骨料、废弃混凝土骨料、新旧砂浆、废砖—新砂浆、骨料—旧砂浆、新-旧砂浆等七相非均质复合材料,基于PYTHON的ABAQUS开发程序建立了不同骨料投放率、不同砖量的再生混凝土数值模型,对粗骨料投放率为45%的含砖再生混凝土进行了细观力学性能计算分析,并研究了含砖再生混凝土在荷载作用下的损伤破坏模式。结果表明,该算法建模高效,能够建立不同骨料投放率、不同砖量的含砖再生混凝土细观模型,能满足一定工程需求;再生砖混凝土的峰值应力和弹性模量随砖量的增加而逐渐降低,而峰值应变随砖量的增加而增大;不同砖量的混凝土损伤破坏形态基本一致。     

非均质性对混凝土材料力学性能的影响

基于混凝土材料内部结构的非均质性,建立了混凝土三相介质随机骨料模型,在此基础上对所建立的模型进行了数值模拟分析,结果表明,内部结构的不同对试件内部裂纹的形态和分布特点具有较显著的影响,而对试件整体的强度影响不大,进一步证明了分析混凝土材料力学性能时采用随机骨料模型的可行性和合理性。     

混凝土输送管冲蚀磨损数值模拟

在混凝土泵送过程中,不可避免会对输送管产生磨损。针对混凝土输送管的易磨损部位进行模拟预测,通过Fluent对三种空间位置状态下的混凝土输送管建立三维模型,对输送管在实际运行时的管道弯折情况进行模拟分析。通过分析磨损率、堆积率云图,确定了3种常见弯折情况下的S型输送管在混凝土输送过程中的磨损程度和最易磨损部位,发现90°弯折的S型管磨损程度最大,随着弯折角度的改变,最易磨损位置也相应发生了改变,即0°弯管的磨损主要集中在La、Lb连接处外侧面,45°弯管的磨损主要集中在La、Lb连接处及Lb外侧面,90°弯管的磨损主要集中在Lb外侧面。通过对混凝土输送管磨损位置的模拟预测,为相似管道形式的磨损研究及优化设计提供参考,以期在实际工程中减少耗材。     

基于数值模拟的混凝土坝渗透溶蚀劣化时空特征

针对混凝土坝长期服役过程中的渗透溶蚀问题,在COMSOL平台上分别选用达西定律模块和对流－扩散方程模块,建立了混凝土坝渗流场与钙溶解迁移场的耦合模型,研究了渗透溶蚀作用下混凝土坝劣化的时空分布规律,并对比研究了固液相钙处于平衡态和不平衡态两种情况下混凝土坝渗透溶蚀程度的差异性.数值模拟结果表明,混凝土坝的渗透溶蚀是一个...     

基于混凝土三维CT重构氯离子扩散过程数值模拟

近年来,氯盐导致钢筋混凝土结构耐久性失效问题,氯离子破坏钢筋表面的钝化膜,加速了钢筋的锈蚀,同时裂缝的存在促进了氯离子的扩散,从而形成了恶性循环。基于混凝土三维CT重构技术,建立了湿—热—氯盐—裂缝多场耦合的氯离子扩散数值模型,研究了裂缝宽度、深度、等效裂缝形式对混凝土内氯离子分布的影响。结果表明,裂缝宽度促进了氯离子的扩散,但裂缝中氯离子浓度不与裂缝宽度成正比,裂缝宽度对氯离子浓度分布影响随着裂缝宽度的增加在减弱。裂缝深度对钢筋表面氯离子浓度具有显著影响,在诸多因素中起控制作用,采用楔形裂缝形态模拟氯离子在混凝土中分布与实际情况较吻合。     

基于损伤塑性本构模型的混凝土拉伸裂纹扩展数值模拟

基于ABAQUS损伤塑性本构模型,采用粘塑性归一化方法和控制位移增量法,对三维混凝土模型在竖向拉伸应变分别为7×10-5、8×10-5和10-4三种情况下的损伤与断裂过程进行数值模拟。结果表明,基于ABAQUS的损伤塑性本构模型能较好地模拟混凝土试件在不同拉伸应变下裂纹萌生、扩展到宏观裂纹形成的破坏过程,且与物理试验结果基本吻合。     

方溪面板坝面板缺陷渗流特性及静动力稳定性数值模拟研究

针对目前面板缺陷下的面板坝渗流特性及静动力稳定性研究较少的问题,以方溪面板坝为例,利用Geo-studio软件建立了面板及缺陷有限元计算模型,数值模拟了不同缺陷情况及不同库水位情况下的面板坝动静力渗透稳定性,得到了坝体内部浸润线变化及坝体上下游的静动力安全系数变化规律。计算结果表明,缺陷的产生使面板处出现了渗漏通道,较完整面板来说大大抬升了面板坝内部的浸润线,主要浸润线抬升部位在靠近面板处,在下游坝坡处浸润线区别则较小;缺陷尺寸越大且缺陷高程越高,浸润线的高程越高,坝体渗漏量越大,但缺陷尺寸的影响小于缺陷高程的影响;上游坝坡的静力安全系数整体上随库水位的升高而上升,下游坝坡则相反。库水位水平高于缺陷高程时,缺陷高程越高,缺陷尺寸越大,安全系数则越低,同时上游坝坡的静力安全系数大于下游坝坡的静力安全系数;缺陷面板遇上地震工况时,上下游坝坡整体安全系数明显下降,下游坝坡在部分工况下处于失稳状态。研究成果对于面板坝灾害防治有一定积极意义。     

人工砂石系统振动给料机下料口粉尘数值模拟

为解决水电人工砂石骨料系统干法生产工艺中第二、第三筛分系统及中细破碎系统的调节料场振动给料机下料口粉尘污染严重、治理技术中存在的问题,以锦屏三滩人工砂石骨料生产系统为例,根据第二筛分调节料场廊道粉尘污染情况,分析了产尘机理及粉尘的基本特性,依据气固两相流理论,运用CFD软件对粉尘运移规律和浓度分布进行数值模拟。结果表明,模拟结果与现场实测数据基本接近,从而为改善控尘技术提供参考。     

基于细观尺度的混凝土耐久性数值分析

为了从细观尺度对混凝土结构耐久性问题进行数值模拟研究,阐述了混凝土内物质传输机理,建立不同传输过程的数值方程。通过对数值方程的求解,得到混凝土内物质传输过程的扩散系数及有害物质浓度,与相关试验结果对比分析表明,理论求解与试验结果吻合度较高。采用Galerkin有限元法、中心显式差分格式、迎风差分格式、Crank-Nicolson格式对数值方程进行求解,得到数值解的稳定性不同。采用Pe数判别法,且保证Pe数小于1,验证数值方程解的稳定性,其中,Crank-Nicolson格式求解的稳定性最好,表现为无条件稳定,其余3种方法求解的稳定性相同。     

基于大涡模拟的室内火灾数值模拟

采用数值模拟技术对室内发生火灾后的室内温度及烟气的流动做出模拟。对火焰的燃烧采用UDF编程以实现真实火灾发生时的场景。湍流模型采用LES模型,辐射采用P-1模型。通过温度云图,流场矢量图对火灾发生后,室内温度的变化以及烟气的流动情况做出详细的研究。     

基于硬化混凝土骨料多重分形特征的混凝土流变关联性研究

为研究新拌混凝土流变性与混凝土骨料结构的关联性,基于多重分形理论获取了硬化混凝土骨料结构的多重分形谱,构建了多重分形指标F并研究其与新拌混凝土流变参数的相关关系,将其与单一分形方法进行对比分析。结果表明,硬化混凝土骨料结构的多重分形谱参数与新拌混凝土流变参数呈弱相关关系,而新构建的多重分形指标F与新拌混凝土流变性相关性明显;相较于单一分形维数,多重分形谱参数能更加精确地反映混凝土骨料结构及形态对新拌混凝土流变性的影响。     

输电线路脱冰动力响应数值仿真

针对输电线路的脱冰跳跃现象,采用有限元数值仿真方法研究输电线路脱冰动力响应,根据导线实际截面推导得出导线单元6自由度刚度矩阵,构建了包括输电塔、导地线、绝缘子、间隔棒等在内的精细有限元模型,分析了档数、脱冰率、档距、覆冰厚度、导线型号、风速、绝缘子串串型和材料及高差这9个参数对输电线路脱冰的影响,并通过大量数据拟合出可考虑多参数影响的导线脱冰跳跃高度简化公式。另外,考虑脱冰作用和横向风荷载的时间相关性,研究了多相导线间在脱冰和横向风共同作用下复杂的相互运动。