基于堆石体二元介质模型的面板坝数值计算

 对于高面板堆石坝而言,在高应力场作用下堆石颗粒破碎明显,从而导致坝体变形率增加,因此在数值计算中必须考虑颗粒破碎的影响,传统的堆石体本构模型由于不能合理反映颗粒破碎的影响,导致计算变形与实测变形差别较大。天生桥面板堆石坝为我国已建工程中同类坝型的第一座200 m级高坝,具有丰富的原型观测资料,在基于考虑堆石体颗粒破碎的二元介质模型的基础上,采用平面有限元分析坝体的应力变形性状,并与实测结果进行了对比分析,结果表明：考虑颗粒破碎后,坝料的剪胀量将会减小,剪缩量相应增大,建议模型的计算结果定性上更加精确,定量上也更为合理,可以更好地反映面板坝尤其是高面板坝的应力变形特性。     

响应面法及其在混凝土面板堆石坝可靠度分析中的应用

坝体材料的物理参数和作用于坝体的荷载是随机变量,坝体的应力和变形呈现出不确定性。因此,对混凝土面板堆石坝进行可靠度分析是正确、合理的。由于面板堆石坝构造复杂,堆石材料具有非线性特性,使得这类结构的可靠度分析十分困难。将可靠度计算的响应面法与面板堆石坝应力分析的有限元法相结合分析混凝土面板的可靠度,并导出了有关公式。可靠度计算采用二次响应面法,面板堆石坝应力与变形的计算采用三维非线性有限元法。对一混凝土面板堆石坝,分析了面板的抗裂和抗压可靠度,得出了可靠指标的变化规律。与其他可靠度分析方法相比,该方法在提高计算精度和工作效率方面具有一定的优越性。     

300m级超高面板堆石坝变形规律的研究

采用三维有限元数值分析方法研究了300m级超高混凝土面板堆石坝的变形规律。指出坝体分区、筑坝材料特性特别是流变特性是影响超高面板堆石坝变形性状的主要因素,要重视超高面板堆石坝上游部分坝体变形的鼓肚现象。建议了合理选择筑坝材料,适当提高下游堆石区填筑标准、全断面均衡填筑、上部1/3左右坝体采用变形模量较高的坝料,待坝体变形基本趋于稳定才浇筑面板以及考虑设置面板永久水平缝等工程措施来改善超高面板堆石坝的应力变形性状。     

高混凝土面板堆石坝地震损伤机理研究

以紫坪铺面板堆石坝为例,基于堆石料的黏弹性模型和地震残余应变模型计算分析了高混凝土面板堆石坝的地震响应,并结合震害调查结果分析了高混凝土面板堆石坝的地震损伤机理。研究表明,输入地震加速度在坝顶附近和坝坡表面显著放大,呈现出显著的鞭梢效应,导致坝顶和下游坝坡上部堆石体松动滚落。地震导致大坝堆石体产生显著剪缩,坝体断面整体向内收缩,刚性混凝土面板与垫层料之间脱空,脱空后面板与垫层料之间的摩擦力大幅减小甚至消失,面板在自重和地震惯性力联合作用下向下滑动,致使面板水平施工缝发生错台,面板表面产生裂缝。地震还导致岸坡附近左右坝段堆石体向河谷中央位移,致使岸坡附近面板垂直接缝发生拉伸破坏,河床中部垂直接缝及附近混凝土面板发生挤压破坏。数值计算和震害调查结果均表明,高混凝土面板堆石坝的地震损伤现象主要与其堆石体地震残余变过大,以及堆石体与防渗系统之间变形不协调密切相关,故强震区修建高面板坝应尽可能提高堆石体压实密度,以减小坝体的地震残余变形。     

超高面板堆石坝面板挤压破坏机理及数值模拟方法研究

面板挤压破坏是影响超高面板堆石坝安全的核心问题。总结分析了国内外数座典型超高面板堆石坝工程中发生的面板挤压破坏现象及特征。论述了面板纵缝转动接触挤压效应的发生机制,认为由坝体变形所导致的面板转动挤压和位移挤压是导致面板发生挤压破坏的本质原因。基于非线性接触力学的方法,自主开发了可描述面板坝复杂多体接触特性的计算方法和三维有限元计算程序系统。使用局部子结构模型对面板纵缝的转动接触挤压效应进行了分析。计算结果表明,转动挤压和位移挤压均可在纵缝两侧面板表面部位引发严重的应力集中,可从量值上解释面板发生挤压破坏时面板中部挤压应变实测值和计算值仍远低于混凝土极限抗压应变的现象。     

巴山水电站高折线面板堆石坝运行性状研究

以巴山水电站填筑及运行期的原型观测资料为依据,反演分析了坝体堆石料的非线性邓肯 E-B 模型参数,用观测资料验证了参数的合理性;以反演参数为依据,采用三维黏弹性有限元仿真计算了坝体开始填筑至经历 7.10 洪水后面板的应力变形情况,计算分析了面板连接缝变形和面板脱空、垫层料亏坡情况,分析了三期面板局部挤压破坏和裂缝的原因。分析表明：浇筑面板时堆石体沉降未收敛和初次蓄水时涨水过快是三期面板局部挤压破坏和裂缝的主要原因;经历洪水后连接板附近未出现拉应力区域,面板垂直缝及周边缝变形较小,三期面板顶部出现了轻微的脱空;面板折线处与周围变形协调性好,没有出现应力变形突变现象,设置连接板改善了面板的变形及受力状态,效果良好。     

堆石体三轴剪切试验的三维细观数值模拟

从细观角度出发,采用随机模拟技术建立堆石体的三维随机颗粒模型,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触,采用损伤软化模型描述细观单元的应力应变关系,当细观单元的损伤度超过损伤阀值时删除该单元,采用Weibull概率分布描述堆石体材料物理力学性质的非均匀性。以水布垭面板堆石坝茅口组堆石为研究对象,进行其三轴剪切试验的变形体离散元细观数值模拟,采用应变控制加载,再现了堆石体的颗粒变形和运动规律。数值计算结果表明,数值模拟能够较好地反映堆石体三轴试验的变形规律,得到的轴向应变–偏应力曲线和轴向应变–体积应变曲线接近试验曲线。从能量角度分析了颗粒变形、颗粒间的摩擦、颗粒的损伤破碎、颗粒运动在加载过程中对系统的贡献。     

水布垭面板堆石坝施工与运行性状反演研究

 利用水布垭大坝建设阶段堆石料的现场大型试验成果,以及施工期、蓄水运行期原型大坝的实际变形监测资料,采用免疫遗传算法反演得到堆石的邓肯E-B模型参数和增量流变模型参数;对施工期面板的脱空现象、初蓄水时和蓄水运行期大坝的结构性态进行验证分析;大坝长期运行特性的计算预测结果表明,大坝结构运行是安全的,我国200 m级面板坝的筑坝技术已日趋成熟。但是,由于水荷载作用下面板下卧堆石应力增长,使得蓄水运行期大坝上游堆石区的流变增加更为明显,导致面板出现挤压现象,需要引起重视。     

堆石体流变对分期浇筑的面板变形影响研究

采用高围压下的幂函数流变本构模型对水布垭面板堆石坝进行考虑堆石流变的麻力、变形分析，其结果表明，考虑堆石流变后的坝体沉降和面板变形有明显的增加。由于堆石体流变变形的影响，对于分期填筑高混凝上面板坝，各期面板的浇筑时间与其下卧的堆石体临时断面填筑时间存在一个最短的时间间隔，在给定面板浇筑时间条件下，面板的最大浇筑高程与其下卧的堆石体临时断面顶部之间麻保持一最小高差，以防止面板与堆石体产生不协调变形，导致面板顶部与下卧的堆石体之间出现脱空现象。因此，必须根据面板坝的流变分析成成对堆石体填筑过程和面板浇筑过程进行优化，以减小面板的应力、变形。     

地震作用下面板堆石坝面板错台模型试验研究

采用弹性–重力相似关系设计了一组混凝土面板堆石坝（面板坝）振动台模型试验,研制开发了仿真面板材料,设计了一套图像采集、存储与分析系统。根据图像识别技术分析结果以及模型的数值计算分析结果,详细分析了面板坝面板错台机理,并与汶川地震中紫坪铺面板坝面板错台震害进行了对比分析。研究结果表明,地震造成的堆石体永久变形对面板产生的向下摩擦力和向外推力是造成面板错台的主要原因。模型 试验结果与数值计算结果和实际震害基本吻合 ,表明振动台模型试验可以再现原型的主要破坏特征。     

混凝土及混凝土结构探讨

简要介绍了混凝土的历史及其发展方向,从制备混凝土的原材料入手,探讨了混凝土结构强度及耐久性与水、引气剂、钢筋保护层等因素的内在联系,并阐述了防止混凝土碳化、裂缝的具体措施,以促进混凝土施工技术的提高。     

自防水混凝土及混凝土防水剂

通过对混凝土渗水原因的分析，阐述了提高混凝土自防水能力的措施，对几种常见的防水剂进行了介绍，以增强混凝土的抗渗性能，确保混凝土工程质量。     

预拌混凝土企业对混凝土的质量控制

本文从原材料检验、配合比设计、出厂检验、交货检验、混凝土运输和强度统计分析等方面阐述了预拌混凝土质量控制要点。     

纤维水泥板-泡沫混凝土复合块体力学性能研究

采用先浇筑纤维水泥板作为模板,再在其内浇筑泡沫混凝土的制备工艺,在实验室成型了不同密度等级的纤维水泥板-泡沫混凝土复合块体;同时成型单一泡沫混凝土试件作为对照,养护7 d、28 d时对块体进行抗压、抗弯强度测试。试验结果表明,与纯泡沫混凝土块体相比,纤维肋板可明显提高试块的抗压、抗弯强度,提高延性;复合块体的抗压、抗折应力达到峰值后仍能维持在一定水平,不易出现脆性破坏;泡沫混凝土密度等级越低,纤维肋板的功效越显著。     

混凝土的耐久性与预拌混凝土和高性能混凝土

随着时间的推移,人们已深刻认识到延长混凝土工程寿命的重要性。对已建成的混凝土工程来讲, 并非都是耐久的,而沉重的重建与维修费用已使一些人提出了“混凝土耐久性危机”的说法。因此,提高混凝土耐久性,延长工程寿命,促进混凝土耐久性的实现,正在被越来越多的人所关注。     

混凝土修补胶提升混凝土耐久性的探讨

从混凝土的冻融破坏、碳化破坏、碱骨科反应、混凝土水泥石的侵蚀破坏等方面,研究了影响混凝土耐久性的因素,探讨了混凝土修补胶的作用机理,阐述了混凝土修补胶的施工工艺,从而降低巨额的维修和重建费用。     

泡沫混凝土

泡沫混凝土是多孔混凝土的一个品种,具有轻质、保温的功能.很早以前就有人研究,该产品在国外也有一定发展.20世纪50年代初,我国为了建设的需要从前苏联引进了泡沫混凝土生产技术.原建筑工程部建筑科学研究院建材研究室成立了研究组专门对其进行了一段时间的研究.     

商品混凝土--建筑业进步的趋势

商品混凝土是社会进步,文明施工的体现.商品混凝土采用集中搅拌,是混凝土生产由粗放型生产向集约化大生产的转变.具有显著的经济、社会和环境效益.它实现了混凝土生产的专业化、商品化和社会化.大力推广使用商品混凝土是建筑业进步的必然趋势.     

浅谈外加剂在混凝土中的作用

结合具体工程实例,从功能和效益、混凝土工程控制技术突破两方面介绍了外加剂在混凝土中的作用,并阐述了外加剂掺量的控制,指出了外加剂在未来的发展方向,以期促进外加剂在混凝土工程中的应用。     

关于搅拌运输车混凝土离析的探讨

针对混凝土搅拌运输车运输泵送混凝土产生离析的现象,从混凝土各原材料在混凝土中所起的作用、预拌过程配合比设计、混凝土搅拌车的使用、搅拌筒的设计结构4个方面对离析现象产生的原因进行具体分析,并提出相应解决方法。