大坝混凝土强度参数的统计分析

抗拉强度和抗压强度是常用的两种混凝土强度指标。抗拉强度可以采用轴向拉伸试验、弯曲试验和劈裂抗拉强度试验测定,抗压强度由立方体抗压强度试验测定。大坝混凝土的材料试验常采用全级配大试件和湿筛小试件两种形式。不同尺寸试件、不同类型试验的混凝土强度指标存在一定的统计关系。本文结合实际混凝土大坝工程,对全级配混凝土及湿筛混凝土的各种静、动强度试验结果进行总结,研究混凝土强度的率效应、尺寸效应,分析各强度指标之间的定量关系,并与国内、外规范及相关成果进行比较,为实际工程提供可参考的依据。     

掺磷渣粉全级配混凝土的变形性能试验研究

文章基于掺磷渣粉的全级配混凝土试验,研究全级配混凝土的成型养护方法及变形性能,并与湿筛小试件的性能进行比较.结果表明:全级配混凝土大试件的抗压弹模比湿筛小试件高;大骨料的存在对泊松比影响不如对极限拉伸性能的影响那么明显;大试件自生体积变形规律与湿筛试件略有不同;大试件干结值与徐变都低于湿筛试件的结果.     

白鹤滩大坝混凝土干燥养护强度与微观结构北大核心CSCD

白鹤滩大坝的建设使用了低热水泥混凝土,为了解它在干燥养护下的特性,本研究探讨了低热水泥混凝土干燥养护下的抗压强度与劈裂抗拉强度发展规律,并通过扫描电镜和压汞法分析微观形貌与孔结构。结果表明:相比标准养护,在干燥养护下低热水泥混凝土28 d抗压强度损失33.3%,劈裂抗拉强度损失31.6%,且水化产物较少、混凝土孔隙率和孔体积会明显增大、孔隙总面积减小,孔径分布以100~1000 nm的大孔为主。本研究表明干燥养护不利于低热水泥混凝土微观结构与强度发展,可为大坝混凝土的养护与强度提供依据。     

特高拱坝真实断裂参数研究的必要性与可行途径

本文以溪洛渡特高拱坝为例,阐述现场浇筑全级配水工混凝土,进而确定特高拱坝真实断裂参数的方法与流程。分析特高拱坝混凝土真实断裂参数研究的必要性与可行性;建议现场浇筑成型试件与试验研究的有效途径。基于所提方法,在溪洛渡特高拱坝的施工现场浇筑成型楔入劈拉试件,并进行断裂性能的相关测试。本文研究结果表明:采用在施工现场浇筑成型全级配水工混凝土试件,并进行断裂试验,可更为准确地确定特高拱坝的真实断裂参数。     

大坝全级配混凝土抗冻性的试验研究

采用相同的水胶比、含气量、高频振捣方法和试件尺寸等,成型全级配和二级配混凝土大试件,进行冻融、强度和超声波波速等试验.试验结果表明,全级配混凝土的抗冻性低于二级配混凝土,经200次冻融循环后,全级配混凝土的不可恢复变形约为二级配混凝土大试件变形的三倍,其强度和超声波波速的下降速率均大于二级配混凝土.全级配混凝土内部高含...     

全级配混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线试验研究

混凝土受力破坏过程中的应力-变形全曲线能够宏观地反映混凝土在各个受力阶段的变形、内部微裂缝的发展、损伤积累、最终破坏等一系列过程,同时又是分析和计算混凝土构件承载力和变形的重要参数,因而备受研究者们的重视.但由于受试验条件的限制,国内外对混凝土轴向拉伸全曲线的研究,目前一般限于截面为25cm×25cm及以下尺寸,对大尺寸、全级配混凝土试件的轴向拉伸应力-变形全曲线的试验研究资料还很有限.本文利用自行研制的试验装置,以锦屏拱坝为背景,成功地进行了两组尺寸为450 mm×450 mm×1350mm的全级配混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线的测试,根据试验结果拟合出混凝土轴拉应力-变形全曲线经验公式.有关成果可供大坝安全评价和设计部门参考.     

低热硅酸盐水泥大坝混凝土施工关键技术研究

低热硅酸盐水泥(简称低热水泥)混凝土早期强度发展缓慢,其施工工艺、施工进度、温控措施及其效果等方面与中热水泥混凝土有较大差异。为了论证高拱坝采用低热水泥混凝土的可行性,2013年6月在溪洛渡拱坝30号、31号坝段开展了低热水泥大坝混凝土施工关键技术研究,结果表明,与常规的中热硅酸盐水泥(简称中热水泥)混凝土相比,低热水泥混凝土冲毛时间延后16~20 h、拆模时间延后约24 h,但因大坝混凝土浇筑备仓时间通常在7~10 d左右,采用低热水泥混凝土对拱坝施工进度无影响;在浇筑温度、水管间距、一期通水水温和通水流量基本相同的条件下,拱坝混凝土最高温度采用低热水泥可比中热水泥降低4.6℃,封拱灌浆后的温度回升也较中热水泥混凝土低1.2℃;其他条件相同时,低热水泥混凝土的最大顺河向应力比中热水泥混凝土减小19%?65%,抗裂安全系数普遍提高且均大于2.0;拱坝低热水泥混凝土坝段横缝可以张开,接缝灌浆注入量与中热水泥混凝土坝段相近。截至目前,溪洛渡拱坝采用低热水泥大坝混凝土浇筑的30号、31号坝段尚未发现任何裂缝,低热水泥大坝混凝土施工质量和温控防裂效果优良。     

特高拱坝专用低热硅酸盐水泥研究与应用

特高拱坝应力水平较高,对坝体混凝土整体性、安全性和耐久性要求更高,要求大坝混凝土具有较高的强度等级、抗渗等级和抗冻等级,以及较高的综合抗裂能力,为此研究了一种专门用于特高拱坝的低热硅酸盐水泥(简称"低热水泥")。根据低热水泥矿物组成与强度、水化热的影响规律,确定了专用低热水泥四种主要矿物的适宜含量;控制MgO含量在4%~5%之间以补偿混凝土温降收缩;控制比表面积不大于340 m~2/kg以减缓水泥早期水化速度。提出专用低热水泥技术要求并制定了相应的标准,采用符合该标准的专用低热水泥配制的大坝混凝土单位用水量较低、后期强度较高、绝热温升较低、综合抗裂性能较强。建立了专用低热水泥生产工艺全过程质量控制精细化管理与监造体系,实现了专用低热水泥的规模化稳定生产,为300 m级特高拱坝以及其他水电工程应用低热水泥奠定了良好的基础。     

低热硅酸盐水泥对大坝混凝土性能的影响

研究低热、中热硅酸盐水泥对大坝混凝土的强度、极限拉伸、干缩、抗裂、绝热温升、抗冻、抗渗等性能的影响。结果表明：与中热硅酸盐水泥混凝土相比,低热硅酸盐水泥混凝土7 d强度偏低,28 d强度基本持平,90 d和180 d强度略高;28 d、90 d和180 d的极限拉伸值增加;塑性阶段的抗裂性能提高;28 d绝热温升值降低5.3℃;干缩、抗冻、抗渗性能基本相近。总体而言,低热硅酸盐水泥能改善大坝混凝土的性能,有利于大坝安全。     

确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值法

研究了确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值方法与相应模型。基于极值理论思想,推导出楔入劈拉试件起裂韧度的解析表达式,进而建立了确定大坝混凝土起裂韧度的简化极值方法。该方法仅需断裂试验的峰值荷载,避开了传统试验中必须测量临界裂缝嘴张开位移值或粘贴应变片测量起裂荷载的方法,且无需进行复杂的数值积分运算。采用所提方法确定了不同尺寸与不同龄期的大坝混凝土起裂韧度值。进一步研究了不同裂缝张开位移形式对计算结果精度的影响,并与现有全级配大坝混凝土的起裂韧度确定方法进行了比较。研究结果表明：采用不同裂缝张开位移形式对起裂韧度结果无明显影响,即使采用最简单的线性形式,由简化极值模型仍能得到较精确的计算效果;基于简化极值法确定的起裂韧度值与试验应变测试方法、线性回归方法得到的结果对比较好,验证了所提方法与模型的合理性与适用性。     

白鹤滩特高拱坝层间性能监控系统研究与应用

恶劣的环境会对特高拱坝层间结合性能产生不利影响。本研究测试了大坝混凝土在不同温度下的层间劈裂抗拉强度,建立了成熟度与强度系数的关系。同时,基于成熟度与强度系数及含水量的关系提出了以成熟度为主含水量为辅的大坝层间性能三级九梯度预警体系。结果表明,随着温度的升高,大坝混凝土层间力学性能呈下降趋势。同时,成熟度与混凝土的强度系数及含水量线性相关,相关系数分别为0.9985和0.9964。此外,根据成熟度与层间性能参数之间的关系所建立的预警体系,可以对大坝层间结合质量进行有效的控制。     

基于时序分解与深度学习的堆石坝变形预测

堆石坝变形监测数据是一种时间序列数据,可以用时序预测模型挖掘其规律并进行预测。本文利用时序预测模型提出一种堆石坝变形预测方法,该方法首先采用时间序列分解（seasonal-trend decomposition procedure based on loess,STL）将堆石坝变形监测数据分解为趋势项、周期项和不规则波动三部分,再使用经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）对不规则波动平稳化处理,最后利用长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）预测分解后的序列,并利用贝叶斯优化方法进行超参数优化。为评估该方法的预测效果,以水布垭面板堆石坝为例,通过控制训练时长、预测时长、离群值数目等变量进行多组仿真实验,并与其他时序预测模型对比。结果表明该方法预测精度较高,适用性较广,对于堆石坝的性状评估具有一定的应用价值。     

碾压混凝土坝仓面压实质量5D可视化馈控研究

为满足碾压混凝土坝施工质量精细化控制要求，研发了碾压混凝土坝仓面压实质量5D（三维位置、时间和质量参数等5维）可视化馈控系统。首先，提出基于AutoCAD/OpenGL的施工期3D快速建模方法，方便施工一线技术人员构建坝体施工单元3D信息模型，可精确表现随仓面施工进度推移而叠加演变的坝体形态，并有效显示施工阶段坝体实体信息；其次，基于仓面实时获取的碾压工艺参数，建立了基于BP-ANN的碾压层压实度计算模型，给出碾压混凝土坝压实质量全仓面智能评价方法，远程3D模型上可实时显示碾压层施工质量数字可视化云图，并形成Web在线碾压质量报告，实时指导施工人员针对欠碾区域及时补碾修复和再评价，实现了智慧施工。研发系统应用于工程实际，验证了其可靠实用性。     

基于随机影响的仿真结果模糊综合评判

本文通过采用模糊综合评判方法对混凝土坝施工仿真系统运行结果进行评判，解决了传统运用多次仿真计算方法获得均值来进行成果提交所带来的耗时性及单方案筑块的浇筑顺序的描述困难问题，同时，该方法使每次系统运行结果在进行原型描述时都具数值化的衡量标准，并且可以很容易实现多次运行结果的原型代表性评判。本文还结合实例予以具体应用。     

基于Bootstrap和ICS-MKELM算法的大坝变形预测

传统大坝预测方法难以适应坝体变形序列的高维非线性特征,且仅能以点值的形式预测大坝变形,未能有效量化由数据随机噪声、输入样本的主观确定、参数的随机选择等引起的结果不确定性。针对上述问题,提出了基于Bootstrap和改进布谷鸟优化多核极限学习机（ICS-MKELM）算法的大坝变形预测模型,实现在精确预测大坝变形点值的同时,通过区间形式量化预测值的不确定性。首先,建立基于高精度多核极限学习机（MKELM）的大坝变形预测模型,该模型集成了核极限学习机（KELM）高效处理强非线性回归问题的优势和混合核泛化、学习能力强的特点,同时采用基于惯性权重和混沌理论改进的布谷鸟搜索（ICS）算法对多核极限学习机中核参数及正则系数进行优化,弥补模型易陷入局部最优的不足;其次,引入Bootstrap区间预测方法对模型和数据造成的不确定影响进行量化;最后,将所提模型应用于某实际大坝工程的变形预测,分析了不同训练样本数对模型预测精度的影响,同时通过与五种常用的预测算法进行对比,验证了本文模型具有一致性和优越性。     

红黏土及水泥掺量对塑性混凝土性能影响研究

本文研究结合云南红土地区,采用3个系列15组配合比,通过进行塑性混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量及渗透系数试验,对比研究红黏土及水泥掺量对塑性混凝土性能的影响。3个系列对应的水泥掺量分别为120 kg/m3、150 kg/m3和180 kg/m3,每个系列下的5组红黏土掺量分别为0 kg/m3、50 kg/m3、100kg/m3、150 kg/m3和200 kg/m3。试验结果表明:当水泥掺量相同时,随着红黏土掺量从0 kg/m3增加至200 kg/m3,N1、N2、N3系列塑性混凝土弹性模量分别降低了45.3%、23.0%和14.6%,渗透系数分别降低了57.8%、56.6%和78.1%,均呈显著下降,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度亦呈不同程度下降;当红黏土掺量相同时,随着水泥掺量从120 kg/m3增加至180 kg/m3,不同系列塑性混凝土弹性模量分别增加了107.6%、116.7%、149.2%、184.8%和224.5%,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度强度增幅均超过30%,上升显著。其中,当水泥掺量超过150 kg/m3时,28 d抗压强度、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度增幅变大,弹性模量增幅明显变小,渗透系数降幅明显变大。研究发现,当水泥掺量在150~180 kg/m3,红黏土掺量在150~200 kg/m3范围内,塑性混凝土性能最优。研究成果对塑性混凝土在云南红土地区水利工程中应用,具有重要的理论意义和应用价值。     

联合聚类方法和深度学习的混凝土坝变形预测

混凝土大坝变形预测对其安全运行具有重要意义,针对传统分析方法难以捕捉长期序列时序特征从而导致预测精度较低的问题,本文采用麻雀优化算法（SSA）和K调和均值算法（KHM）相结合对监测值进行聚类以捕捉序列时序特征,然后采用自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）等方法对聚类结果进行降噪处理,最后采用长短期记忆（LSTM）模型对序列进行预测。分析结果表明,本文所提出的聚类方法具有较好的长序列特征识别能力,结合基于CEEMDAN分解方法去除序列中存在的冗余信息,从而使LSTM模型能够更好地捕捉变形值的时序特性,进而提高预测精度。所提模型具有较好的精度和适应性,可为大坝变形预测提供一种有效方法。