考虑动水压力的输水隧洞-层状地基地震响应分析

基于比例边界有限单元法和连分式渐近展开构建的层状地基高阶双渐近透射边界具有全频范围内快速收敛的高阶精度和很高的计算效率,将高阶双渐近透射边界与近场有限元方程相结合,并将隧洞内水体视为理想声学流体以考虑动水压力作用,进行了输水隧洞-层状地基-动水系统的地震响应分析。数值算例分析结果表明：在地震作用下隧洞内壁的附加动水压力数值较大,其影响不容忽略,考虑动水压力后,隧洞结构的加速度和位移响应略微有所增大,表明动水压力对结构的加速度和位移响应影响较为有限;第一主应力和第三主应力数值有较大幅度增加,隧洞内衬混凝土损伤数值和损伤开裂区域较无内水工况对应的数值大。因此,在输水隧洞的地震响应分析和抗震设计中,十分有必要考虑附加动水压力的影响。     

碾压混凝土坝温度场与应力场全过程仿真分析

 根据碾压混凝土坝的施工特点,基于有限单元法, 对彭水水电站碾压混凝土重力坝溢流坝段的施工期和运行期（共长达2 001 d）的温度场、 应力场进行全过程仿真计算。温度场计算考虑了逐日气温变化、混凝土的水化热以及入仓温 度、库水等对坝体温度的影响;应力场计算考虑了自重、静水压力、温度荷载、混凝土徐变 、随龄期而变化的混凝土弹性模量等因素,对施工过程中渡汛泄洪冷却、施工入仓温度、寒 潮袭击等多种工况进行了分析,提出了合理的施工程序及温控措施。仿真结果表明,环境温 度、入仓温度对碾压混凝土坝的最高温升、温度场及应力场分布有着明显的影响。     

自密实混凝土强度尺寸效应的试验与数值仿真

自密实混凝土(SCC)是通过掺加高效减水剂而得到的流动性极佳的混凝土,具有很高的流动性,不离析、不泌水,无须振捣便可达到自密实的效果.本文对边长为70.7mm的立方体小试件在不同边界条件下进行单轴压缩试验,用以研究端部效应对SCC强度及破坏形态的影响.为了避免端部效应对尺寸效应的影响,本文考虑减摩措施,对边长为70.7mm、100mm、150mm、200mm、300mm立方体SCC试件进行单轴压缩试验,试验结果表明,随着试件尺寸的增加,混凝土的单轴抗压强度不断减低,即呈现出明显的尺寸效应现象,符合Weibull强度统计理论.此外,基于混凝土细观概率模型进行相应的数值仿真,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证了该模型能较好地模拟混凝土尺寸效应现象.     

华南风化花岗岩劈拉断裂行为的试验与细观模拟研究

为研究不同风化程度花岗岩在劈拉受载下的破损行为,该文对广东从化地区新鲜、微风化、中风化三种风化程度的花岗岩进行微观特征测量及巴西圆盘试验研究。分别基于考虑空间相关特征的随机模型和数字图像技术两种方法实现对岩样细观结构的表征,结合细观参数反演技术,建立反映岩石细观非均质组构特性的颗粒离散元模型,对花岗岩劈拉试验进行数值仿真试验研究。结果表明,随着风化级别的提高,花岗岩中粘结力较强的长石等矿物向粘土矿物转化,结晶强度降低,微孔隙等软弱结构增多,岩石宏观力学性能不断劣化,劈拉破坏由单一裂纹主导转为多条分叉状裂纹,岩样脆性也逐渐减弱。基于两种方法建立的细观随机力学模型仿真结果均表明岩样的劈拉强度随风化级别的提高逐渐降低,与试验结果变化趋势相符,分析得到不同风化花岗岩的劈拉破裂响应特征与试验结果一致,且从细观层面对花岗岩样受劈拉作用的渐进破裂响应提供了深入认识。     

一种新的有限域动力刚度改进连分式求解算法

比例边界有限元法仅需离散边界,网格划分灵活,且易于采用高阶单元,是结构动力分析的理想方法。针对有限域动力问题,基于广义特征值分解对动力刚度表示的比例边界有限元方程进行模态变换。通过选取特定的因子矩阵,简化了改进连分式算法的求解流程,提出了一种新的有限域动力刚度改进连分式求解算法。在动力刚度连分式渐近解的基础上引入辅助变量,建立了有限域动力问题的运动方程,其系数矩阵对称稀疏,可以利用现有的有限元求解器求解。正八边形板和重力坝算例表明,新算法具有良好的数值稳定性和计算精度,适用于实际工程问题的动力响应分析。     

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...     

基于改进 Weibull 分布模型的岩石单轴压缩变形破裂规律研究

岩石的单轴压缩响应受岩石微细观结构、边界条件、试件形状等影响,呈现出测量强度和变形特性的离散性。针对上述问题,基于连续介质力学的方法,采用非线性损伤本构关系模拟岩石材料的力学响应,在常规Weibull随机分布模型基础上,引入空间相关尺度因子,建立考虑岩石空间相关特性的细观力学模型。采用改进的Weibull分布模型,对不同形状的非均质岩石试件进行单轴压缩数值试验,研究不同加载边界对岩石破损行为的影响,结果表明:端部摩擦、试件形状会影响岩石受压的变形特征及破裂形态,即使试件端部存在较小的摩擦,形状效应仍然存在。为减小单轴压缩试验结果的离散性,需尽量减小端部效应,同时,增加试件的高宽比。     

复合式衬砌结构联合承载的原位试验与数值分析

针对复合式双层衬砌开展了原位加载试验与三维有限元数值仿真,分析了该结构在内压加载中的联合承载和结构失效过程,并对多种围岩强度下结构的受力变形规律进行了探讨.结果表明:橡胶囊体与钢反力架相结合的加载方式可较好地模拟大直径断面内水压力的作用,光纤感测技术可实现隧洞结构的全断面连续监测;在内压作用下,复合式衬砌联合承载作用明...     

一类求解堆石混凝土结构温度场分布的解析法

堆石混凝土作为一种新型材料已应用于水利、港口、采矿等诸多工程结构,目前,对于这种材料的应用仍处于发展阶段。为深入研究堆石混凝土的热力学特性,根据堆石混凝土结构的特性,建立等效的计算模型,确定堆石混凝土温度场的数理方程,并获得材料温度场分布的解析解。以一个堆石混凝土结构为例,借助Matlab的编程工具,分析了温度变化特性。计算实例表明,该解析法可用于研究堆石混凝土材料温度场的分布规律,为研究堆石混凝土材料的温度场变化奠定了理论基础。     

叠合式衬砌结构检修工况下极限承载能力试验研究

针对"管片-自密实混凝土-钢管"叠合式衬砌结构在检修工况下极限承载力学行为,开展足尺模型试验研究.试验研究表明:随外部荷载的增加,受损衬砌结构仍发挥三层衬砌联合受力性能.其中,外衬管片成为主要受力构件,自密实混凝土基本不分担内力但可沿径向传递荷载,内衬钢管仍处于弹性状态;结构体系仍具备较大承受外部水土荷载能力.