基于声发射技术的含初始缺陷混凝土破坏分析

初始缺陷对混凝土的变形和破坏特性有着重要的影响。本文对含有不同尺寸、不同倾斜角度初始缺陷的混凝土试件进行单轴压缩试验,并基于声发射技术分析混凝土的变形和破坏特性。试验结果表明：（1）与完整试件相比,含有初始缺陷的混凝土试件对应的峰值应力和峰值应变均减小,应力应变曲线在加载初期表现出较为明显的上凹趋势,卸载段曲线更为平缓,但是残余强度的变化没有明显规律。（2）含有初始缺陷的混凝土试件破坏过程可分为4个阶段：裂缝萌生、扩展、聚结、贯穿破坏。（3）当初始缺陷的倾斜角度为0°和90°时,混凝土试件主要以拉伸破坏为主,当初始缺陷的角度为30°、45°和60°时,混凝土试件沿着初始缺陷方向发生剪切破坏。     

拱坝地震破坏的模型试验与数值模拟

从模型试验和数值模拟两方面研究拱坝在地震作用下的破坏情况.在振动台上进行了高拱坝的动力模型试验,研究空库情况下整体坝的破坏过程和破坏形态.试验中采用仿真混凝土,模拟部分地基和山体.由设计加速度反应谱生成地震加速度时程,在顺河向逐级加载输入.为与模型试验互相验证,文中模拟相似的条件,对拱坝的原型进行非线性有限元分析.在宏观均质假定的基础上考虑混凝土细观分布的非均匀性,得出的破坏过程和破坏形态与模型试验结果一致.证明了模型试验设计和本文数值模型的有效性.研究表明,顶拱中部附近是拱坝抗震设防的关键部位,地震作用下易发生开裂,极端情况下坝块可能脱落,随后其两侧的混凝土相继脱落导致破坏区域扩大,应对该区域进行深入的抗震分析并采取合理的抗震措施.     

宝珠寺重力坝超载破坏的改进复合单元法模拟

本文改进现有复合单元法,使之能模拟动态不连续带的行为与扩展;介绍不连续带出现前后瞬时场变量继承与软化特性模拟等内容,给出相应的数值模拟软件流程图,并利用面向对象技术开发可视化软件系统;将研发的软件系统应用于宝珠寺重力坝超载破坏分析,从破坏轨迹、超载水位及特征点位移-超载系数关系曲线等方面对模型试验与数值模拟的结果进行对比分析。结果表明两者的规律基本吻合,初步证明了本方法及开发软件系统的正确性与有效性。     

压接式复合绝缘子疲劳破坏的机理分析

以压接式复合绝缘子为研究对象,针对压接复合绝缘子在承受交变载荷的架空线路上易发生疲劳破坏的问题,分别从压接式复合绝缘子的芯棒基体材料、结构工艺、疲劳断口三个方面,分析压接式复合绝缘子疲劳破坏的机理,得出复合绝缘子抗拉不抗压的特性以及在金具与芯棒连接处产生应力集中原因;研究结果表明疲劳破坏首先发生在接触区出口处外表面并向内部扩展。研究结果为线路复合绝缘子断裂事故原因的分析及抗疲劳的新型结构设计提供参考。     

胶凝砂砾石坝模型试验突变理论破坏判据

地质力学模型试验是研究胶凝砂砾石坝(cemented sand-gravel dam,CSG坝)安全稳定性的一种研究方法,但在试验中,模型的变位位移比较微小、倾覆趋势不易捕捉,并不能精确地判断出试验中模型受压破坏的区间及其超载安全系数(模型破坏时的极限安全系数)。针对这一问题,本文通过开展CSG坝复杂地基条件下地质力学模型试验,得到了坝基内部应变、坝体下游面位移及坝体表面应变等数据,判断出模型的超载安全系数Kp在4.6～6.2区间内;为得到模型精确的超载安全系数,首先运用突变理论对模型试验数据进行四次多项式拟合,后将结果代入模型失稳判别式,得到了模型的超载安全系数K_p的精确区间为6.0～6.2。本文解决了困扰CSG坝地质力学模型试验中超载安全系数精确性的问题,对CSG坝后续的推广、发展和应用起到了积极的作用。     

基于扩展有限元法的含纵向裂缝重力坝破坏分析

采用扩展有限元法(XFEM)计算分析含纵向裂缝重力坝在水压超载作用下的破坏模式,研究坝内裂缝对重力坝超载系数的影响.结果表明,重力坝在水压超载的破坏失稳行为表现为脆性和突发性,达到一定超载水压出现坝体裂缝,然后裂缝迅速贯穿坝体,导致坝体失稳.纵向裂缝的存在显著降低重力坝的整体刚度与安全系数.     

基于应力与变形的混凝土破坏准则

混凝土破坏准则是混凝土材料和结构安全评价的重要判别手段。大坝混凝土承受长期复杂历时荷载作用,传统的最大应力、最大应变及能量准则针对徐变、疲劳、温度应力等复杂历时荷载的破坏判别具有局限性;为此需要建立一套适用评判复杂历时荷载作用的混凝土破坏准则。本文以能量原理为假设前提,推导了基于应力与变形的混凝土破坏判别准则,所建立准则具有胡克定律的一般表达形式。设计了混凝土、砂浆试件在不同试验龄期、不同试件尺寸、不同加载水平下的徐变破坏试验,对所建立准则进行了试验验证。结果表明,应力与变形准则针对历时加载,具有表达形式更简单、物理概念明确、利于推广应用等优点。     

PCCP受载响应分析中三种预应力施加方法的比较研究

本文重点开展PCCP受载响应分析中三种预应力模拟施加方法的比较研究。将等效荷载法、等效降温法和缠丝模型这三种PCCP的预应力模拟施加方法应用于南水北调中线4m内径的埋置式PCCP,模拟施加其预应力场,并对其进行受载响应的数值模拟分析,还对该PCCP进行了原型压力试验,并将试验结果与计算结果进行综合对比分析。结果表明,计算结果与试验吻合较好,均能反映PCCP的受载响应规律;但等效荷载法不能考虑钢丝的刚度贡献和承载作用,给出的PCCP的起裂荷载和爆管荷载偏低;等效降温法不能反映钢丝的实际应力应变状态;缠丝模型不仅能考虑钢丝刚度贡献和承载作用,反映钢丝的实际应力应变状态,还能描述钢丝与其余部件的相互作用,具有更好的适用性。说明今后更适合以缠丝模型作为PCCP数值模拟分析的基础,进一步对PCCP的断丝响应以及结构安全性进行深入研究。     

浅析水工建筑物混凝土的碳化、冻融破坏及防治

通过对混凝土的碳化、冻融破坏机理及影响因素分析，提出了水工建筑物混凝土碳化、冻融破坏的防治措施，原则上应为防重于治，以达到或延长工程的使用寿命。     

混凝土材料破坏过程的二维离散元模拟

采用数值方法研究混凝土材料的破坏过程.用颗粒流程序PFC2D对混凝土试件单轴压缩破坏全过程进行模拟.采用PFC2D颗粒流程序中接触本构模型,并选择平行粘结模型用以模拟混凝土材料的强度特征.分析了数值试验中的应力一应变曲线以及体积应变的变化规律,讨论了应力.应变曲线下降段以及两倍峰值应变时试件的破坏特征,详细分析了颗粒尺寸、颗粒数目等细观参数对模拟结果的影响,从而为确定数值模型合理的颗粒数目和尺寸提供依据.同时把数值模拟结果与试验结果进行对比分析.结果表明,基于离散元法的混凝土材料破坏模拟具有显著的优点,可以真实地模拟裂纹的生成、扩展以及破坏的全过程.     

PCCP结构设计中几个问题探讨

就PCCP结构设计中 ,管芯混凝土设计强度、管芯厚度及管道埋设基角等几个主要设计指标取值改变对管道缠丝量的影响进行了计算分析 ,说明管道的设计不仅要满足结构稳定的要求 ,还需根据不同的工况、地质条件合理选择不同的设计参数 ,以达到最好的经济效益。     

大型滨海燃机电厂辅机冷却一次水系统管材的选择

电站压力管材的选择是设计压力水管的重要内容之一。针对大型滨海燃机电厂辅机冷却一次水系统管道的特点,分析了钢管、球墨铸铁管、预应力铜筒混凝土管和玻璃钢管道的防腐性能、水力性能、机械性能及其经济性,为此,提出滨海燃机电厂辅机冷却一次水系统管材的选择意见,可供同行借鉴。     

不同含水率混凝土断裂韧度试验研究

混凝土结构常处于不同湿度状态,而不同湿度(含水率)对混凝土断裂特性有显著影响。采用电热恒温鼓风干燥箱对C15、C20、C30混凝土三点弯曲梁试件进行干燥,将干燥后试件分别浸泡3、10、24、48、72、120、240 h,使试件达到不同含水率状态后,进行三点弯曲梁断裂试验,并建立不同强度等级混凝土断裂韧度关于含水率的预测公式。研究结果表明:含水率对混凝土断裂韧度影响明显,随含水率增大而降低,饱和混凝土较干燥状态最大降幅达57%;实测P–CMOD关系曲线明显存在起裂前的线弹性阶段、裂缝稳定扩展的非线性阶段、裂缝失稳扩展阶段,随含水率的增大,线弹性阶段逐渐变短、稳定扩展阶段加长、失稳扩展阶段曲线下降趋势变缓,且临界荷载对应的切口张开位移和加载点位移均减小,表现为试件变形能力降低、韧性减弱。     

预应力钢筒混凝土管（PCCP）的阻力系数与粗糙度研究

在长距离输水工程的设计中,水力阻力系数的计算选取是一个关键因素。由于PCCP在我国起步较晚,关于其阻力系数及糙率的研究较少,特别是超大口径PCCP,采用传统水力学试验方法在室内测量其阻力系数有较大困难。本文提出了一种新方法：采用表面形貌仪测量PCCP内壁的表面粗糙度,并以水力学试验为依据,获得当量粗糙度及修正系数,据此可以进行Re已知情况下的阻力系数计算,并推算出水流进入阻力平方区的糙率值,从而避免了超大口径PCCP进行室内水力学试验的不可行性。研究得出,南水北调中线工程DN4000的PCCP糙率值约为0.00979～0.01132,可为南水北调中线京石段应急供水工程的运行提供参考;综合考虑多种因素,认为国产PCCP的糙率范围约在0.010～0.0125之间。利用本文所提出的方法,可方便获得任意管径PCCP的阻力系数。     

粗骨料含量对环氧树脂修复混凝土断裂性能的影响

通过开展环氧树脂修复混凝土梁的三点弯曲断裂试验,对比研究了混凝土修复前后的断裂性能,分析了粗骨料含量对双K断裂韧度和断裂能的影响.结果表明:环氧树脂修复可大幅提升试件的最大承载力,且临界裂缝口张开位移几乎不受影响.修复后混凝土的断裂性能可得到有效恢复和提升.其中,粗骨料含量为0(砂浆)、18％、36％和54％时,起裂韧...     

215 MW汽轮机对轮螺栓断裂的失效及受力分析

对215MW汽轮机断裂的对轮螺栓做断口宏观、微观分析，化学元素分析，扭转试验及受力分析计算，结果表明汽轮机组在事故中，中压—低压转子对轮螺栓和发电机—励磁机转子对轮螺柱的失效类型为：过载剪切断裂，同时局部挤压变形，这是由于事故过程中轴系受到冲击扭矩作用而引起的。     

锅炉主蒸汽管道疏水管断裂事故研究

对主蒸汽管疏水管断裂原因分析,发现该发电厂未遵守相关规定,在未充分论证和未获得锅炉原设计单位的许可下擅自更改锅炉炉外管道结构,导致主蒸汽管疏水管振动疲劳断裂。     

高内压盾构隧洞原位试验及衬砌变形行为研究

针对城市地下高内压盾构输水隧洞工程,提出一种“外衬管片-中衬自密实混凝土(self compacting concrete,SCC)-内衬钢管”分离式衬砌结构,立足珠江三角洲水资源配置工程试验段,开展衬砌结构原位试验,探索该结构的变形行为.采用柔性囊体实现洞内高内压的可控有序加压模拟,并使用光纤光栅及分布式光缆测试技术...     

大坝混凝土断裂强度及其确定方法

混凝土防裂是重大水工混凝土工程建设中的核心课题，建立准确的混凝土开裂判据，合理确定混凝土真实的力学参数，是进行混凝土结构开裂风险分析、裂缝稳定性评价的重要依据。本文以获取混凝土真实的断裂参数为目标，提出了混凝土断裂强度的概念，并将传统的强度理论和混凝土断裂力学相结合后，建立了基于断裂韧度确定混凝土抗拉强度的计算方法，该方法能够反映混凝土内部初始缺陷对其宏观抗裂性能的影响；然后，利用相关实验结果验证了计算方法的合理性。结果表明，断裂强度可作为混凝土开裂分析的固有材料属性，这为混凝土结构设计提供了新理念。     

汽轮机低压转子末级叶片断裂分析

1台135MW机组在正常运行时突然发生汽轮机低压转子末级叶片断裂,被迫停机检修。为了查明叶片断裂的原因,通过对叶片断口进行宏观、微观试验,并结合运行参数分析,排除了叶片遭水击断裂的可能性,得出叶片断裂的主要原因是叶片局部区域受到外来高温热源击伤,造成局部金属材料组织发生变化,形成疲劳裂纹源所致。