有层面碾压混凝土双K断裂参数试验研究

由于碾压混凝土坝是分层铺设碾压,突出存在着层间结合和坝体的层间稳定问题。因此有必要对有层面碾压混凝土断裂机理进行研究。采用断裂力学理论(双K断裂模型)对轴拉试件进行断裂力学分析,确定双K断裂参数的数值,研究其尺寸效应以及层面对双K断裂参数的影响。     

Influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams

To study the influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams(RCCDs),mechanical properties of construction interfaces are firstly analyzed. Then, the viscous-spring artificial boundary(VSAB) is adopted to simulate the radiation damping of their infinite foundations, and based on the Marc software, a simplified seismic motion input method is presented by the equivalent nodal loads. Finally, based on the practical engineering of a RCC gravity dam, effects of radiation damping and construction interfaces on the dynamic characteristics of dams are investigated in detail. Analysis results show that dynamic response of the RCC gravity dam significantly reduces about 25% when the radiation damping of infinite foundation is considered. Hot interfaces and the normal cold interfaces have little influence on the dynamic response of the RCC gravity dam.However, nonlinear fracture along the cold interfaces at the dam heel will occur under the designed earthquake if the cold interfaces are combined poorly. Therefore, to avoid the fractures along the construction interfaces under the potential super earthquakes,combination quality of the RCC layers should be significantly ensured.     

焊钉连接件时变抗剪性能的试验研究

对于无支架施工的长跨连续组合梁,在施工期间进行分阶段浇筑混凝土时,需考虑不同混凝土龄期的组合梁结合面上连接件的早期组合作用。为此,进行了混凝土不同龄期下焊钉连接件的推出试验,分析了焊钉连接件极限抗剪强度、极限滑移、设计抗剪强度和剪切刚度随时间的变化规律,并给出了相应的时变计算公式。研究发现,混凝土龄期小于3 d时推出试件主要为混凝土板劈裂破坏;在不同混凝土龄期时推出试件的剪力-滑移规律基本相同,但抗剪强度和刚度均随混凝土龄期的增长而增大,且早期增长较快,后期较慢,说明组合梁结合面的早期组合效应不能忽略。     

基于断裂力学理论的诱导缝开裂相似试验模拟

为了研究诱导缝在结构模型破坏试验中的开裂相似条件和试验模拟方法,进行了材料的断裂特性实验和力学理论推导。根据结构模型试验的相似性要求和诱导缝的工作原理,原型、模型材料须满足开裂特性和抗剪断强度相似的要求。通过材料的断裂特性试验,获得了考虑尺寸效应的碾压混凝土的断裂韧度值和石膏的断裂韧度与水膏比的关系曲线。在此基础上运用断裂力学理论,分析应力强度因子与断裂韧度之间的关系,推导出诱导缝的开裂特性相似条件和满足开裂条件的诱导缝模型尺寸。试验中选用包裹聚脂薄膜的铜片来模拟诱导缝,按f、c综合效应满足了抗剪断强度相似条件。从而在结构模型试验中实现了诱导缝的开裂相似模拟,并为研究含诱导缝拱坝的开裂和破坏机理提供了依据。     

碾压混凝土断裂韧度尺寸效应的试验研究

进行了不同尺寸碾压混凝土三点弯曲试件的断裂试验。对实验结果进行分析,得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律。将碾压混凝土断裂韧度试验结果与已有的普通混凝土断裂韧度尺寸效应公式结合,通过对几种模型的计算结果的分析比较,得到了碾压混凝土所适用的断裂韧度尺寸效应公式。     

Construction schedule risk analysis of high roller-compacted concrete dams based on improved CSRAM

The applied technology of high roller-compacted concrete(RCC) dams is quite complicated because of various risk factors, including the weather condition, supply of concrete aggregate, efficiency of transport machinery and dam surface machinery, and so on. In order to ensure the comprehensiveness, accuracy and objectivity of construction schedule risk analysis, a mathematical model called improved correlated schedule risk analysis model(CSRAM) is proposed in this paper. This model takes into account not only the construction features of high RCC dams, but also the stochastic variations of risk factors with the construction schedule, as well as their comprehensive effects. Using Monte Carlo method to solve this model enables the completion probability of a high RCC dam construction within plan time, and uncertainty analysis of risk factors. Compared with the conventional CSRAM, the improved CSRAM has higher completion probability and more convergent distribution of a simulation period, making analysis results more accurate and closer to actual engineering conditions. Among the ten risk factors selected, efficiency of dam surface machinery and proficiency of workers are found to be of the maximum uncertainty.     

Study on equivalent strength for crack directors of RCC arch dam based on size effect rule

The size effect rule of roller compacted concrete (RCC) fracture toughness was reached on the analysis of fracture toughness of RCC specimens, which have been done by project team. And then the rule was applied to the calculation formula of equivalent strength of crack director in the RCC arch dam, thus a simple and useful formula was reached. The study shows that the equivalent strength of crack directors increases with the increasing intensity of concrete, but the surplus rate of strength of crack directors section decreases with the increasing intensity of concrete and the distance between centers of adjacent crack directors, and that bilateral interval crack directors are more efficient in weakening the strength of section than unidirectional interval crack directors in the case of the same distance between adjacent crack director centers. A good design for crack directors of RCC arch dam is proposed via the rule.     

节理岩体断裂破坏强度计算及工程应用

由于地质构造的影响 ,节理岩体通常处于压剪应力状态 .本文根据压剪应力场中节理裂隙扩展断裂破坏机制 ,通过附加张应力研究了节理扩展相互作用对岩体断裂强度的影响 ,推导出了节理岩体的断裂破坏强度计算公式 ,并将该强度模型用于指导一大型山体隧道工程的设计和施工 ,取得了显著效果 .     

基于塑性损伤模型的管片接头阶段分析

基于上海地铁13号线管片接头足尺加载实验,结合ABAQUS中混凝土塑性损伤模型和混凝土结构设计规范,对混凝土CDP模型的参数进行标定,并建立盾构管片接头塑性损伤三维有限元模型,研究管片接头在弯矩和轴力共同作用下的损伤破坏的全过程,对破坏过程中四个阶段的弯矩、裂缝张开量、挠度和损伤之间的关系进行详细分析。结果表明:塑性损伤模型计算得到的挠度-荷载曲线和试验曲线吻合较好,管片接头经历全截面受压阶段、小变形阶段、大变形阶段和接头接触挤压破坏阶段。以裂缝张开量为基础,结合管片接头挠度、弯矩和拉伸损伤带的损伤平均值,提出盾构管片接头损伤破坏的健康评价指标。     

桑郎碾压混凝土拱坝应力场仿真计算及分缝设置

在应力场隐式解法的基础上,结合桑郎拱坝工程,进行了大坝施工期和运行期的温度场和应力场仿真分析,在分析中温度场计算考虑了混凝土水化热温升、气温变化、浇筑间歇、边界条件的改变等因素,应力场计算考虑了坝体自重、水压力、温度荷载、徐变及混凝土弹性模量随龄期的变化等因素.根据应力场的仿真计算结果,在拱坝高拉应力区模拟设置横缝.仿真计算的结果表明,桑郎拱坝横缝释放应力的作用显著,横缝的设置合理.     

碾压混凝土层面断裂及劈拉破坏试验研究

通过用不同工况的碾压混凝土试件近似模拟碾压混凝土初凝前层面、中间型层面和终凝后层面及本体形式并进行Ⅰ型断裂试验。通过对试验结果进行分析，总结了各种层面形式的断裂韧度的规律，比较了层面处理方式和间隔时间对于层面断裂性能的影响。同时进行了层面劈拉试验，并比较了层面Ⅰ型断裂特性与抗拉强度特性之间的规律。得到了本体试件的失稳韧度最大，终凝后层面形式的次之，中间型层面形式的更小一些，初凝前层面形式的最小及层面相对于本体的断裂破坏比强度破坏更为脆弱的结论。     

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明：现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。     

某水电站拱坝施工期温度仿真分析

拱坝施工期的温控防裂研究是设计和施工期需要特别关注的问题之一.采用三维有限单元法对某水电站拱坝碾压混凝土坝段和常态混凝土坝段的施工期温度场进行仿真分析.计算结果表明,薄层浇筑的层面散热效果好,层厚超过3 m后效果不明显;不同季节的层面散热效果差异较大,浇筑气温越低,层面散热效果越好;常态混凝土溢流坝段自由冷却时间较长,须采取坝体二期冷却措施,以保证按期进行接缝灌浆.     

碾压混凝土高拱坝分缝形式研究

为解决碾压混凝土高拱坝设计的技术问题,结合沙牌工程,采用模型试验和三维非线性有限元计算方法,对碾压混凝土高拱坝不同分缝方案坝体结构的应力、变形及裂缝情况进行分析,从而确定分缝形式的合理性,为工程设计和施工提供参考依据。     

抗爆型聚脲涂层性能及其防护钢筋混凝土板接触爆炸与断裂机制研究

本文借助动态热机械实验，研究Qtech T26抗爆型聚脲（T26聚脲）的动态热机械性能；采用10kg TNT接触爆炸试验，研究T26聚脲防护钢筋混凝土板在接触爆炸作用下的防护性能；基于Williams-Landel-Ferry方程拟合T26聚脲的损耗模量、储能模量和损耗因子主曲线，并采用扫描电子显微镜对涂层防护钢筋混凝土板迎爆面和背爆面涂层的典型区域进行微观断口形貌分析，探讨其断裂机制。结果表明：T26聚脲受荷载频率影响明显，在外界荷载作用频率大于等于1000Hz时，T26聚脲的损耗因子保持在0.24以上，吸能效率高；喷涂10mm T26聚脲涂层的钢筋混凝土板在10kg TNT接触爆炸破坏下，背爆面涂层完整，无任何破片飞出；T26聚脲在爆炸荷载作用下的断裂机制表现为高温力学性能失效机制、高温与冲击荷载耦合断裂机制、高速荷载脆性断裂机制和拉伸断裂机制；背爆面最大变形区域为纵向变形区域外侧的圆环区，背爆面中心区域在防护过程中承受爆炸荷载作用，出现少量脆性破坏。Qtech T26聚脲实现了大当量接触爆炸零破片的防护效果，这一效果对实际工程中结构爆炸防破片具有极高的应用价值。     

抗爆型聚脲涂层性能及其防护钢筋混凝土板接触爆炸与断裂机制研究

本文借助动态热机械实验,研究Qtech T26抗爆型聚脲（简称为T26聚脲）的动态热机械性能;采用10 kg 三硝基甲苯（trinitrotoluene,TNT）接触爆炸试验,研究T26聚脲防护钢筋混凝土板在接触爆炸作用下的防护性能;基于Williams-Landel-Ferry方程拟合T26聚脲的损耗模量、储能模量和损耗因子主曲线,并采用扫描电子显微镜对涂层防护钢筋混凝土板迎爆面和背爆面涂层的典型区域进行微观断口形貌分析,探讨其断裂机制。结果表明：T26聚脲受频率影响明显,在热机械性能层面印证了T26聚脲的应变率敏感性;在外界荷载作用频率大于等于1000 Hz时,T26聚脲的损耗因子保持在0.24以上,吸能效率高;喷涂10 mm T26聚脲涂层的钢筋混凝土板在10 kg TNT接触爆炸破坏下,背爆面涂层完整,无任何破片飞出;迎爆面T26聚脲与混凝土未脱离,T26聚脲与混凝土界面之间在表面处理之后附着力较好,在爆炸产生的拉伸波作用下,涂层与混凝土间仍有良好的附着性。T26聚脲在爆炸荷载作用下的断裂机制表现为高温力学性能失效机制、高温与冲击荷载耦合断裂机制、高速荷载脆性断裂机制和拉伸断裂机制;背爆面最大变形区域为纵向变形区域外侧的圆环区,背爆面中心区域在防护过程中承受高应变率荷载,出现少量脆性破坏。T26聚脲实现了接触爆炸零破片的防护效果,这一效果对实际工程中结构爆炸防破片具有极高的应用价值。     

矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点抗震性能试验研究

提出一种适用于快速施工的新型矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点形式。参考实际两种建筑规格,设计4个节点试件,基于拟静力荷载试验,探讨节点试件抗震性能,分析各试件的破坏现象、滞回性能、刚度、延性及耗能能力等抗震性能。结果表明：节点的破坏形态为梁端混凝土压坏,型钢翼缘屈曲,形成塑性铰;试件的滞回曲线相对饱满,刚度退化明显,延性系数在2.33~3.8之间,等效黏滞阻尼系数在0.283~0.4之间。与已有节点对比,新型节点刚度大,同时避免了核心混凝土浇筑困难的问题。     

区域约束混凝土轴心受压矩形柱受力性能研究

在试验研究基础上对区域约束混凝土(RCC)轴心受压矩形柱与复合约束混凝土(NCC)矩形柱进行了对比分析,在同等配箍率情况下,在箍筋屈服以前,区域约束混凝土的约束效率经初步推断可提高约50%,峰值前的区域约束混凝土柱应力应变关系更接近于线性;随着荷载的增加,复合约束混凝土柱截面向圆形过渡,核心区内角部混凝土部分脱落,矩形方箍有应力松弛现象,而区域约束混凝土柱始终保持截面为矩形,箍筋的应力一直保持持续增长,受力均匀;区域约束混凝土柱破坏形态也与复合约束混凝土柱完全不同,在承载力下降段,当复合混凝土柱以剪压形式破坏时,区域约束混凝土柱沿中间弱约束处分成细长的小柱,经过很大的变形后,小柱仍然保持很好的完整性,柱的残余承载力在40%以上,预计这种特点将会对结构的抗震性能产生良好的影响.     

环氧胶粘结刚性铺装的正交异性桥面板力学性能

为了研究环氧胶在钢-混组合板中作为粘结层的适用性,以无配筋的超高性能混凝土作铺装层的钢桥面板为对象,采用环氧胶层连接两种材料,并考虑钢板表面处理不佳的涂胶情况,通过试验测试施涂效果欠佳的钢混胶接接头的抗剪强度,并采用该种环氧胶的施涂方式,设计制作一个足尺桥面板试件,进行受弯加载试验. 测试试件的变形、结构不同位置的应变响应以及极限承载力等,记录钢混粘结层的失效状态,并采用有限元方法对失效前的钢与混凝土之间粘结层的受力进行分析. 结果表明:该种环氧结构胶作为无配筋刚性铺装钢桥面板的粘结层时,施工操作方便;钢板表面处理效果影响到粘结层的强度;即便在钢板表面处理不佳情况下涂刷环氧胶,也能很好地保证钢板与刚性铺装层之间的可靠连接,钢结构的材料屈服先于钢与混凝土之间环氧胶层的破坏;粘结层的纵向剪应力分布不均匀,在加劲肋与顶板交界处的应力大于其他位置;采用环氧胶粘结的刚性铺装桥面板具有较好的延性和较高的承载力.     

结构失效模式可靠度指标对随机变量的敏感性分析

首先用基于响应面的随机有限元法来获得失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法获得该失效模式的等效线性化极限状态方程,从而可以很方便地用失效模式的可靠度指标对随机变量的敏感性进行分析.对一个碾压混凝土重力坝的3个层面进行了分析,数值算例显示,应用Mohr-Coulomb准则时,失效模式的可靠度指标对抗剪断粘聚力最为敏感;抗滑稳定可靠度指标对抗剪断摩擦系数的变异系数非常敏感,而对于抗剪断粘聚力的变异系数不太敏感.算例表明该方法对于大型、复杂结构的随机变量的敏感性分析是有效的.