配筋方式对混凝土沟盖板早龄期收缩特性的影响

混凝土沟盖板早龄期收缩变形所引起的开裂问题普遍存在,而配筋方式是其中的重要影响因素。为此,依据某电力公司沟盖板原配筋方案及其优化配筋方案,基于ABAQUS有限元软件模拟分析了不同配筋方式对混凝土沟盖板早龄期收缩特性的影响,并计算了沟盖板于相应龄期发生开裂的环境温差阈值。结果表明,横向构造钢筋拉通不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力;在相同配筋情况下,增设钢丝网不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力;配筋率增大、钢筋与角钢框焊接均不利于混凝土抵抗早龄期收缩应力。     

混凝土早龄期收缩开裂细观力学机理研究

缓减混凝土早龄期收缩开裂是提升混凝土结构耐久性和防水性能的关键环节,对此研究了基于细观力学的混凝土早龄期收缩开裂机理。采用随机骨料模型对混凝土内粗骨料、砂浆和界面过渡区(ITZ)进行参数化建模生成混凝土细观结构,建立混凝土细观数值模型,针对现行试验规范,确定模拟所需力学参数并验证计算方法。结果表明,混凝土早龄期的收缩应变随时间的变化趋势受粗骨料随机分布的影响不大,不同分布形式下的混凝土24 h收缩应变值最大相对误差为7%;平板混凝土试件早龄期的收缩裂缝沿着裂缝诱导器尖端区域的ITZ单元发展,不同粗骨料分布形式下的裂缝面积最大相对误差为9.5%。     

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。     

表孔闸墩颈部钢筋混凝土非线性有限元分析

针对闸门承担大推力会使闸墩颈部产生明显的应力集中问题,采用单弹簧联结单元模拟钢筋混凝土的粘结滑移作用,同时引入混凝土四参数损伤模型模拟混凝土的非线性特性,对运行期短暂工况下某重力坝#5表孔闸墩颈部进行钢筋混凝土三维非线性有限元计算,分析了钢筋的作用效果。结果表明,钢筋可在一定程度上减轻损伤程度并限制损伤范围,使局部混凝土的受力状态得到改善;闸墩颈部的钢筋总体应力水平不高,裂缝开展宽度较小。最后调整配筋方案,计算结果说明在满足构造要求的前提下,适当减小配筋量是可行的。     

自收缩对地下室长墙早期应力的影响

自收缩是影响混凝土抗裂性能的一个重要参数,采用三维混凝土温控防裂有限元程序,分析了不同收缩终值、收缩速率对某工程地下室长墙早期应力的影响。结果表明,墙体早期应力对自收缩终值和自收缩发展速率的影响均十分敏感,较大自收缩终值在墙体后期易产生较大拉应力,而较大自收缩发展速率早期易产生较大应力,且拉应力龄期提前,在实际工程中应采取相应措施以减小自收缩、控制其发展速率,从而减小墙体出现裂缝的可能性。     

全跨无粘结混凝土梁抗力性能仿真分析

为进一步研究全跨无粘结混凝土梁的抗力性能,基于ABAQUS有限元软件,对全跨无粘结梁与完好梁的承载力及变形性能进行了仿真对比分析。结果表明,当全跨无粘结梁与完好梁的配筋方式及材料力学性能一致,受拉纵筋锚固良好且可进入屈服阶段时,全跨无粘结梁的极限承载力略高于完好梁,但钢筋有无粘结对混凝土梁的开裂荷载影响不大;混凝土开裂前全跨无粘结梁与完好梁抗弯刚度基本一致,但混凝土开裂后全跨无粘结梁的抗弯刚度明显小于完好梁,且其总变形量较完好梁大。     

论下游坝面管外包混凝土设计中的几个问题

钢管外包钢筋混凝土在内水压力作用下,限裂设计的准则中,裂缝开展宽度的计算是一关键问题,但一直未解决.本文从考虑径向压力的观点,以粘结滑移理论推导了新公式,本公式适宜于曲杆和坝内埋管及输水管道的裂缝宽度计算,因而有普遍意义和经济意义.从混凝土开裂后钢筋应力增量观点,提出了合适的配筋率,指出只要强度满足则裂缝宽度可不进行计算,以简化设计.讨论了混凝土开裂截面的必然位置,提出不连续配筋的经济合理方案,同时也讨论了设计安全系数的计算方法.     

风力机基础环与混凝土间相互作用研究

通过数值模拟及理论方法,对基础环与混凝土间的相互作用问题进行研究,包括基础环形式、基础环高度及附近配筋对混凝土应力及结构稳定的影响。研究结果表明:基础环上焊接栓钉增大了基础环与内部混凝土间的接触压力,栓钉布置间距在290 mm以内时,至少承受25%的荷载,凸台可按75%的外荷载进行配筋;基础环露出凸台高度在25%埋入深度对结构及施工均有利。分析了竖向钢筋及环向钢筋对结构的影响,为今后扩展基础设计提供理论依据。     

复杂配筋静载试桩桩帽数值模拟分析

以驻马店未来科技城工程基础桩试验方案为例,基于钢筋混凝土有限元分离式模型及William-Warnke五参数混凝土强度准则,应用有限元分析软件ANSYS对形状优化后的复杂配筋静载试桩的桩帽进行了数值模拟分析。结果表明,桩帽的位移、混凝土强度、钢筋强度均满足要求;桩帽的最大位移发生在千斤顶作用位置;桩帽内环向钢筋的应力较大,桩帽设计时应适当增大环向钢筋的配筋率;桩帽裂缝主要出现在千斤顶作用面周边,可在千斤顶下部设置钢垫板,以避免裂缝的产生。     

基于声发射技术的高地温隧洞衬砌早龄期混凝土性能试验

为深入探索高地温条件下早龄期混凝土的力学性能表现,利用混凝土的单轴压缩试验,并结合应力-时间、振铃计数-时间曲线,直观动态地展现高地温环境下的混凝土破坏过程。试验结果表明,高温高湿养护条件下混凝土声发射特征随养护龄期、强度的增加而后移;声发射信号随龄期的变化与混凝土内部材料结构的破坏程度、抗压强度随龄期的变化表现出高度一致的时域特性。研究结果为高地温条件下早龄期混凝土的力学性能研究提供了参考。     

碾压混凝土拱坝诱导缝设置研究

鉴于制定合理的诱导缝分缝方案是改善碾压混凝土拱坝坝体应力、防止大坝开裂的重要措施,采用三维有限元技术,考虑施工期瞬态温度荷载作用,比较分析了桑郎碾压混凝土拱坝在不同分缝方案下的诱导缝开裂情况和坝体应力。结果表明,在靠近拱坝高拉应力区设置的诱导缝更易开裂,有效地起到释放坝体应力的作用;诱导缝的开裂对坝体不同部位的应力改善效果不同,诱导缝开裂后拱坝上下游表面高拉应力值降低明显,但远离诱导缝的坝内应力值降低较小,对碾压混凝土拱坝的诱导缝设置具有一定的参考作用。     

混凝土热湿传导模型在结构早龄期裂缝分析中的应用

针对混凝土结构早龄期裂缝的产生机理,提出了混凝土三维有限元热湿传导数值计算模型,同时考虑了混凝土水化反应引起的温度变化、表面干燥失水造成的湿度非均匀分布及两者间的耦合作用,并在应力分析中采用Bazant双幂函数徐变模型考虑徐变对混凝土应力的影响.算例分析表明,该模型能很好地预测实际条件下混凝土温度、湿度变化和相应产生的应力,具有一定的工程应用价值.     

水电站蜗壳结构设计参数H与D值影响敏感性分析

在HD值相同的条件下，改变H值和D值，应用三雏有限元程序对蜗壳结构进行线性和非线性分析，以研究H值和D值对蜗壳结构受力特性影响的敏感性。得出参数敏感性的影响规律是，随D值减小（H值增大），钢衬和混凝土的应力呈增大趋势，钢衬承载比逐渐增大，裂缝宽度和范围减小；当D值较大时，腰线处混凝土应力和钢筋应力分布规律与传统相反，即外侧应力大于内侧。故当HD值相同、H值较小、D值较大时，应增加钢筋量，且在腰线处外侧配筋大于内侧。     

钢-PVA纤维混凝土早龄期力学性能及弹性模量研究

为研究钢-PVA纤维混凝土早龄期力学性能，将钢纤维和PVA纤维掺入混凝土中，测试早龄期力学性能和弹性模量发展变化规律。结果表明，钢-PVA纤维可以提高混凝土早龄期力学强度，其中轴拉强度增幅最大，受拉弹性模量次之，轴压强度增幅最小；此外，钢-PVA纤维还可以提高早龄期轴拉峰值应变，改善混凝土脆性。根据试验结果提出了钢-PVA混凝土早龄期力学强度计算模型，并与试验值比较，验证了所建模型的有效性。     

压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂数值模拟研究

立足于直接求解压力隧洞设计所关注的衬砌裂缝条数和裂缝宽度,同时考虑混凝土衬砌的开裂、钢筋的作用、钢筋与混凝土间的粘结滑移以及围岩的作用,建立了压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂的数值模型,并编制了相应的计算程序。采用该计算程序对压力隧洞钢筋混凝土衬砌开裂问题进行数值模拟研究,分析了钢筋量、围岩条件对裂缝条数和裂缝宽度的影响,并着重与现行规范进行对比分析。结果表明,所建模型能反映压力隧洞钢筋混凝土衬砌作为地下结构的受力特性;围岩条件对裂缝条数和宽度均有明显影响;压力隧洞钢筋混凝土衬砌限裂的关键在于改善围岩条件,不宜盲目加大钢筋量。该研究结果对压力隧洞工程实践具有一定的指导价值。     

风机基础环局部受压计算

通过分析计算风机基础环下混凝土在轴心压力下的局部受压承载力及偏心荷载下的局部压应力,确定在风机运行不利工况下,基础环下混凝土的最大压应力。根据混凝土的最大压应力,核算风机台柱或风机基础混凝土的强度等级及优化基础环下钢筋混凝土部分的配筋方案。     

高混凝土重力坝抗震配筋效果的模型试验研究

提出了高碾压混凝土重力坝抗震配筋试验的基本思路,选择了合适的模型试验材料,给出了模型试验设计比尺、观测点位置及振动台地震波输入范围,做了有无配筋情况下的混凝土构件试验及钢筋混凝土的动、静弹性模量试验.利用加固后坝体不同的仿真混凝土弹模比做了挡水坝段模型的起裂加速度对比试验.结果表明,满库情况下挡水坝段的起裂位置有所不同,不同配筋率的抗震钢筋对坝体起裂加速度的影响较小,抗震钢筋的存在对抑制初始裂缝的产生并无显著作用.     

不同纤维和掺合料对混凝土面板前后期抗裂性能影响

为了研究不同纤维和掺合料对混凝土面板前后期抗裂性能的影响,通过平板式限制开裂试验和砂浆轴向拉伸试验,研究了4种纤维(聚乙烯醇、钢纤维、碳纤维、羧甲基纤维素)和2种掺合料(粉煤灰、抗裂剂)对面板混凝土前后期开裂影响。试验结果表明,与其他纤维和掺合料相比,前期掺入羧甲基纤维素水泥砼单位面积总开裂面积最小为0.28mm2/m2,后期掺入钢纤维水泥砼单位面积总开裂面积最小为10.25mm2/m2;前期聚乙烯醇影响砂浆弹性模量最显著减少到76.2MPa,后期碳纤维影响砂浆弹性模量最显著增大到689.04MPa。羧甲基纤维素减少了混凝土前期失水收缩变形,钢纤维提高水泥石后期抗拉强度至4.67MPa;聚乙烯醇因其断裂伸长率大而增大砂浆极限拉伸值至3.03mm,碳纤维因其抗拉强度大而增大砂浆抗拉强度至4.81MPa。因此,加强对混凝土前期养护和减少失水收缩变形,同时增大前期混凝土变形能力和提高后期混凝土抗拉强度,是防止混凝土面板前后期开裂的重要措施。     

非线性徐变模型在泄洪洞衬砌混凝土温控仿真分析中的应用

针对地下工程衬砌混凝土温控仿真分析中徐变变形和温度应力的关系,基于有限元分析软件ANSYS,以溪洛渡泄洪洞无压段衬砌混凝土温控仿真分析为例,比较分析了线性和非线性徐变模型计算的温度应力的差异。结果表明,当温度应力与相应龄期抗拉强度的比值小于0.5时,差异很小;但当温度应力与相应龄期抗拉强度的比值大于0.5时,差异则较显著,为地下工程衬砌混凝土温控分析提供了参考。     

基于ANSYS的预制混凝土T型梁裂缝成因分析

以天桥水电站坝顶公路预制T型梁为例,利用有限元软件ANSYS对施工养护过程中环境温度变化和混凝土收缩引起的开裂进行了数值仿真分析,通过对不同龄期内的有限元仿真计算,获得了不同温差及龄期下的混凝土T型梁的温度应力和裂缝分布变化特征,并确定了混凝土开裂时间范围,其结果与实际情况较为吻合。同时,还给出了此类混凝土结构裂缝时的修补加固建议。