服役期水工混凝土主动控温系统设计研究

针对服役期水工混凝土在“早期控温、后期保温”措施下温度不可控的现状,为减小表层混凝土内外温差,预防温度裂缝的发生,提出了对服役期水工混凝土进行主动控温的方法,考虑到调控过程中涉及的温湿耦合问题,以温湿应变最小原则为衡量标准,就控温系统中的控温管道埋设深度、间距及调控温度等进行了研究。研究结果表明主动控温能够有效减小环境温度骤降带来的不利应变,同时调温管道埋设深度与间距在0.3 m左右,调控温度在最大温度降幅36.5%时,调控过程中的温湿应变最小,控温效果最佳。     

沥青混凝土低温线收缩系数试验研究

本文结合实际工程,对沥青混凝土进行低温段线收缩系数的试验研究。试验内容主要包括沥青品种、沥青含量、以及不同温度段中沥青混凝土线收缩系数的测试。试验结果表明:沥青品种对沥青混凝土的线收缩系数的影响较大,沥青混凝土在不同温度段的线收缩系数相差很大,而沥青含量(变化范围±0.3%)、升温或降温过程对其的影响较小。     

浅议水工混凝土裂缝处理

混凝土裂缝的存在和发展会影响建筑物的结构安全和使用寿命。本文介绍了裂缝产生的原因、防治措施和修补方法,来指导水工设计和施工,以保证建筑物和构件的安全稳定工作。     

水工混凝土抗压强度时变模型研究

本文在总结已有国内外抗压强度的时变模型的优缺点的基础上,通过合理的假设、演绎、推导,建立水工砂浆和混凝土抗压强度时变模型,用已有的资料对参数进行了标定,并对标定结果进行了分析.     

湿度对混凝土简支梁受力变形影响研究

与水接触的混凝土的湿胀变形必然引起混凝土结构性能变化。基于Fick第二定律建立湿度扩散模型，应用物理试验率定了饱和湿度扩散系数，通过混凝土一维吸水试验验证了模型的合理性。以混凝土简支梁自由吸水为例，采用试验和数值模拟方法研究湿度对梁受力变形影响机理，以数值模拟结果为主研究了湿度引起混凝土弹性模量变化和湿胀效应对梁挠度和截面应变影响，以及二者综合效应对梁截面应力的影响。研究表明，采用的模型和参数可较好地模拟湿度在梁内的非线性分布。因湿度引起弹性模量变化而造成梁挠度及应变变化较小，而吸水湿胀引起梁挠度和应变以及综合效应对梁的应力影响较大。对于与水接触的混凝土结构，设计时有必要考虑湿度对结构产生的影响。     

冻融循环对水工混凝土结构安全影响的损伤有限元分析

根据试验结果建立了冻融循环与损伤参量的经验关系式,模拟混凝土冻融损伤过程其应力应变所表现的规律,研究局部冻融损伤对整体结构应力应变状态的影响.计算结果表明,当混凝土结构发生冻融时,冻融次数的增加对整体结构的影响不大,但明显地增加冻融带上的应力应变.研究成果说明,对于水闸墩墙的冻融损伤是一个局部性问题.     

不同温度条件下水工沥青混凝土动态抗压特性研究

为研究水工沥青混凝土动态力学性能，对水工沥青混凝土在不同温度条件下进行了动态抗压试验。试验结果表明：水工沥青混凝土的破坏模式具有显著的应变率效应，应变速率为10-5/s和10-4/s时，破坏模式主要为黏结破坏；应变速率为10-3/s和10-2/s时，破坏模式主要为黏结破坏和骨料开裂。温度对试件应力应变特性有显著影响，当应变速率不小于10-4/s时，-5℃和0℃时试件呈现应变软化现象；5℃时应变软化逐渐向应变硬化转变。当温度恒定时，水工沥青混凝土的吸能能力、弹性模量、抗压强度随应变速率增加而增加。对弹性模量和抗压强度的动态增强因子进行分析，给出了水工沥青混凝土在不同温度条件下弹性模量动态增强因子随应变速率变化的经验公式，非线性单轴动态强度S准则较好地反映了水工沥青混凝土在地震响应速率下动态抗压强度的增长特性。     

水工混凝土渗透性与氯离子扩散性及其相关性的试验研究

通过普通水工混凝土的抗压强度和渗透性试验,对混凝土的相对渗透系数、氯离子扩散系数和气体扩散系数及孔隙率随不同水灰比的变化规律进行了研究.结果表明:普通水工混凝土的抗压强度或水灰比与各种渗透性之间的关系并不是简单的线性关系;这些渗透性之间可以线性关系转换计算,并可用于既有水工混凝土的耐久性评价.     

水工混凝土裂缝的混合微生物自修复试验研究

水工混凝土侵蚀和开裂往往发生在水位波动的干湿交替区,将好氧与兼性厌氧菌混合制备微生物混凝土,可更好适应该区域在含氧量波动变化环境下的裂缝自修复。本文分别以好氧型巨大芽孢杆菌、兼性厌氧型巴氏芽孢杆菌的单一和混合微生物制备自修复剂,通过混凝土试样抗压强度、抗渗性能测试和裂缝修复量化指标分析,评估单一和混合微生物对水工混凝土力学性能和裂缝自修复效果的影响,获得好氧和兼性厌氧微生物的最佳混合比例,通过扫描电镜分析,揭示混合微生物对水工混凝土性能提升的微观机制。结果表明：内掺混合微生物的混凝土试样孔隙结构更加致密,巨大芽孢杆菌与巴氏芽孢杆菌以4:6的比例混合时矿化沉积效果最好,在好氧微生物呼吸作用和兼性厌氧微生物酶化作用协同影响下,混合微生物对水工混凝土力学性能、裂缝自修复效能的提升和改善效果更佳。     

水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施

通过水工隧洞混凝土施工中产生裂缝的实例叙述，深入分析了衬砌混凝土产生裂缝的诸多因素所形成的主要成因，并根据水工隧洞施工情况总结出了控制裂缝产生的具体措施。     

土石坝沥青混凝土心墙水力劈裂研究

结合Finstertal坝的运行资料和室内三轴试验结果,分析了沥青混凝土心墙在蓄水运行过程中存在产生水力劈裂的前提条件,主要包括:沥青混凝土的剪胀性以及渗透系数对孔隙率、骨料级配的依赖性;对沥青混凝土进行了室内水力劈裂试验,并对试验资料进行数值计算的结果表明,试件在受拉时形成的局部微小裂缝的诱导下发生了水力劈裂;结论对高沥青混凝土心墙堆石坝建设具有一定的指导意义。     

土与水工结构接触面模型研究

为了研究土与混凝土接触面的力学性质,对其剪切过程中应力应变曲线的数学模型进行分析。把接触面结构势能分为摩擦势能和粘聚势能两部分,从能量耗散的角度分析接触面剪切破坏机理。从数学特征方程的角度揭示传统双曲线模型的缺陷。根据能量耗散假定,建立接触面应力应变新模型,并给出实验数据的拟合参数。根据库伦准则,推导接触面剪切模量的表达式;根据土与混凝土接触面试验结果统计,建立各参数的确定方法,推荐初步的取值范围。算例模拟说明新模型的正确性。研究成果可供相关的工程设计参考。     

水工混凝土冲击磨损行为与机理研究

本文进行了混凝土材料含沙高速水流冲蚀试验,考察和分析了其冲蚀性能与磨损机理,混凝土材料呈现出脆性材料的冲蚀特点。低角度冲击时,硬质磨粒水平方向的切削作用起主导作用;90℃冲击角度条件下,裂纹的形成,扩展,微断裂是混凝土冲蚀破坏的根本原因,表层及亚表层缺陷是主要裂纹源。     

小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉应变率效应试验研究

结合小湾拱坝,试验研究了湿筛混凝土动态弯拉率效应.试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法.加载应变率为:1×10-6s-1、1×10-5s-1、0.9×10-4s-1和0.9×10-3s-1.进行了12个尺寸为150mm×150mm×550mm的试件的试验.获得下列主要成果:1)湿筛混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量和弯拉峰值割线模量随着应变率的提高而提高,抗弯极限拉伸值则相反,弯拉泊松比不随应变率变化;2)与应变率1×10-5s-1相比,应变率为1 × 10-5s-1、0.9× 10-4s-1、0.9×10-3s-1的湿筛混凝土弯拉强度分别提高了16%、33%、38%,弯拉弹性模量分别提高了2%、5%、13%,峰值割线模量分别提高了7%、24%、33%,抗弯极限拉伸值分别降低了1%、3%、5%;3)依据试验结果,建立了湿筛混凝土静动态弯拉强度、弯拉弹性模量、弯拉峰值割线模量和抗弯极限拉伸值计算公式.研究成果为高拱坝混凝土的抗震设计和安全评价提供依据.     

磷渣粉对水工混凝土性能的影响

本文研究掺磷渣粉水工混凝土的强度、弹性模量、极限拉伸、干缩、绝热温升、自身体积变形等性能。结果表明：单掺磷渣粉后,水工混凝土的强度不会降低,极限拉伸值变大,绝热温升增大,干缩变形增大;与粉煤灰复掺能减小混凝土的弹性模量和自身体积变形;最后,对磷渣粉的水化机理进行了研究;总体而言,掺磷渣粉能改善水工混凝土的部分性能,有利于大坝安全。     

水工混凝土的湿度场及干缩应力研究

本文简要阐述混凝土湿度场数学模型和边界条件的推导,介绍影响湿度扩散的各种因素并给出相应参数的数学表达式;对湿度和干缩应力计算中存在的非线性关系根据实际工程情况进行数学模型转换,使之便于理论求解;最后结合白沙水库水闸工程采用有限单元法进行湿度场及应力场计算,验证上述理论的正确性。     

粉煤灰对水工混凝土抗裂性能的影响

混凝土中的裂缝不仅给混凝土结构的整体性造成影响,而且还会对混凝土工程的耐久性造成威胁。本论文论述了粉煤灰掺入水工混凝土中,对降低水泥胶砂脆性系数,减小混凝土的弹性模量、干缩、绝热温升、自生体积变形和增大徐变度等的作用,并提出粉煤灰掺量与混凝土弹性模量的相关关系式,说明粉煤灰的掺人对提高水工混凝土的抗裂性能是有利的。