某混凝土重力坝加高后新老混凝土结合面处受力特征分析

重力坝加高对老坝的再利用具有很重要的意义,但在加高的工程中会遇到新老混凝土受力不均匀等问题,采用有限元软件ABAQUS,研究了在考虑混凝土老化的前提下大坝加高的可行性,计算了加高后大坝各坝段的应力分布,并分析了老坝表层材料的弹性模量、强度参数及新老混凝土结合面处的摩擦系数对新老材料结合处拉应力和剪应力的影响。计算结果表明,新老结合面间最大拉应力出现在大坝折坡坡顶向下4/5处,最大剪应力出现在坝坡底。最大拉应力对弹性模量的敏感性更高,但幅度很小,弹性模量从90%折减到60%时最大拉应力降低了0.7%,说明在大坝加高工程中,坝面老化对新老界面产生的拉应力影响较小。而剪应力对强度参数的敏感性更高,强度参数从90%折减到70%时最大剪应力升高了1.2%。增大新老混凝土结合面处的摩擦系数可导致结合面处的拉应力降低,这有利于结合面处的稳定性。     

基于梁单元的钢-混凝土混合结构非线性地震响应分析

钢桁架-钢筋混凝土管柱混合结构质量和刚度沿竖向分布不均匀。基于组合梁单元和合理计算参数的钢筋混凝土管柱模型,准确模拟荷载-位移关系,较好地解决了ANSYS在进行结构分析时模拟钢筋混凝土管柱的难点;对原型结构和试验结构进行模态分析和非线性地震响应分析,并结合抗震试验结果,分析动力性状,研究地震作用下A型架顶部和桁架处位移、桁架悬挑端竖向挠度、悬挑端下弦杆内力、A型架下部小柱轴力等动力响应问题。分析表明,有限元分析效果良好,第一阶振型为扭转,抗扭问题须重视;用组合梁单元模拟管柱,保证地震响应计算中位移输出的准确性,计算最大位移和试验一致,但计算峰值滞后;地震作用下A型架整体弯矩使桁架悬挑杆件内力变化剧烈,悬挑端挠度变化幅度增大,最外侧小柱轴力增大。根据分析结果,提出可供结构设计参考的建议。     

钢桁架-钢筋混凝土管柱结构抗震性能研究

某火力发电厂采用钢桁架-钢筋混凝土管柱结构。为了有效评价该结构的安全状况和弥补抗震设计依据不足,采用模型试验和有限元数值分析相结合的方法研究了实际结构的动力特性和抗震性能。结果表明,试验数据与计算结果吻合较好,结构能满足抗震设防要求,但应考虑结构抗扭问题和管柱的重力二阶效应,管柱节点和屋面支撑空冷设备的三角形钢架（A形架）下部是薄弱部位,管柱裂缝比实心柱大,裂缝主要在柱下部,应提高柱端箍筋加密高度,桁架悬挑部位挠度超过限值,地震作用下桁架悬挑部分杆件内力变化剧烈,应增大设计截面。图8表2参12     

基于CT的混凝土试样静动力单轴拉伸破坏裂纹分形特征比较研究

为了能定量地利用CT数资源研究混凝土静动力强度特性及裂纹演化规律,利用适合CT扫描仪的便携式动力加载设备,对圆柱体混凝土试样进行单轴静动力拉伸CT试验,并利用编制的差分盒维数计算程序计算CT扫描断面的分形维数,以此为基础从细观层面上比较分析混凝土静动单轴拉伸强度特性、受力破坏机制及裂纹分形特征。结果表明:静力拉伸荷载条件下混凝土破坏时裂纹扩展速度慢,破裂面粗糙曲折,裂纹绕着骨料追随最薄弱界面发展;动力拉伸时裂纹扩展速度快,破裂面较平直,裂纹切割骨料追随能量释放最快路径发展;静动力拉伸CT扫描断面分形特征明显,分形维数随裂纹扩展成规律发展,能较好地反映出混凝土材料损伤裂纹的演化规律,可以定量表述试样的破损程度,可作为裂纹演化的定量参数。     

复杂地应力条件下聚能装药侵彻深部砂岩穿透深度研究

针对深部砂岩承受着复杂高地应力的特点,探讨复杂地应力对聚能装药侵彻砂岩穿深的影响机制,提出复杂地应力条件下的穿深预测公式。基于砂岩的本构模型以及ALE算法,利用数值计算方法对聚能装药侵彻砂岩的穿深进行研究,探讨复杂地应力对射孔过程中孔洞形状以及砂岩材料能量的影响,进而对理论计算、数值分析及实验结果进行对比分析。研究结果表明,地应力对聚能装药侵彻砂岩穿透深度有显著的影响,垂直于射孔方向的地应力对穿透深度的影响显著大于平行于射孔方向的地应力。垂直于射孔方向的地应力越大,穿透深度越小,射孔孔径越大,砂岩吸收弹性应变能的能力越强。数值计算方法和理论公式可以用来模拟聚能装药侵彻砂岩过程及预测复杂地应力条件下的穿透深度。     

混凝土静动力破坏过程的CT细观试验研究

X射线CT是无损探测混凝土内部细观裂纹萌生、扩展、贯通的有效手段。本文利用自行研发的CT试验加载系统,分别对静力和动力作用下混凝土细观破裂过程进行实时CT扫描观测,得出试件裂纹的开裂、扩展、贯通的全过程CT图像。通过对试验成果的分析,研究试件在静力和动力作用下的破坏过程,根据荷载位移曲线,得出试件的破坏强度,从CT图像和CT数发现静力加载时破坏面追随结构软弱面向前发展,最后贯通试件破坏;动力加载作用下细观裂纹生成和发展速度快,裂纹追随能量释放最快路径发展,穿过骨料现象增多,强度得到充分发挥,导致动态强度增大。从细观上反映了混凝土静力和动力破损的特点。为研究混凝土材料不同应力状态时的强度差异提供了一定的试验依据。     

利用变分法探索地震作用隧道掌子面破坏形式

介绍基于变分法给出地震作用下隧道掌子面坍塌破坏极值曲线解析表达式的方法。首先建立隧道开挖纵向参考平面,通过引入地震系数k给出地震作用下掌子面坍塌破坏块体拟静力计算模型,然后由Hoek–Brown破坏准则及关联流动给出破坏块体的内力耗散功率,从而根据上限定理建立关于掌子面破坏曲线的泛函,再由Euler–Lagrange方程得到相应破坏极值曲线的非线性偏微分方程,最后给出B=0.5时掌子面破坏极值曲线特解。经与数值分析对比表明解析结果在预测掌子面前方最远距离zmax与数值结果较为一致,但破坏区域偏大。亦探讨了滑动方向角?与掌子面压力T?等参数变化对破坏极值曲线形状的影响。分析表明:该方法预测地震作用下掌子面破坏曲线的具体表达式可以较为简单且有效准确的反映掌子面前方区域受扰动特征,亦可以作为地震多发区隧道施工风险评价定量依据之一。     

考虑初始固结状态影响的软基固结计算方法研究

按Terzaghi一维固结理论计算的软基固结过程与实测值存在较大误差,其部分原因是该理论假定固结系数为常数,忽略了初始固结状态和固结过程对渗透系数的影响。根据达西渗透系数公式和柯森–卡门渗透系数公式以及3种固结状态土的e-lgσ关系,推导同时考虑初始固结状态和固结过程中应力状态影响的软基堆载预压过程中的渗透系数预测公式;利用室内固结–渗透试验和已有研究探究预测公式的适用性和可靠性;将预测公式代入固结系数表达式,进而获得考虑初始固结状态和固结过程中应力状态影响的修正的Terzaghi一维固结方程;借助工程应用分析探讨了修正的Terzaghi一维固结方程的合理性。研究发现,预测公式能够快捷准确地预估软基堆载预压过程中的渗透系数变化过程;当上覆荷载较小时,修正的Terzaghi一维固结方程与原方程的计算结果相近;但当上覆荷载较大时,固结过程对土体孔隙比和渗透系数的影响较大,修正后的Terzaghi一维固结方程计算的固结度明显滞后于修正前的计算结果,更符合工程实际。旨在为不同初始固结状态的软基提供一种较为准确的固结计算方法。     

基于CT试验的岩体分区破损本构模型

在砂岩单轴压缩CT试验的基础上,定义了岩土材料的安全区、损伤进行区和破损区,对分区的CT阈值标准进行了讨论和经验选定。在此标准下,取得了所有断面在各加载阶段下的分区结果,并以第5扫描断面为例给出了分区的结果。利用数学形态学的图像测量技术对所有断面各区的CT信息进行了检出和统计分析,并对各个区上砂岩CT数随加载过程的变化规律以及破损区产生的条件进行了研究。根据检出的各加载阶段的安全区、损伤进行区和破损区的CT数统计资料,定义了一个基于CT数的统计损伤变量,建立了损伤演化方程,以此为基础建立了可反映砂岩分区破损的本构模型。     

二维非线性对流扩散方程的特征混合有限元两重网格算法

本文构造了求解非线性对流扩散方程的两重网格算法,该算法首先是在步长为H的粗网格上求解一个非线性问题,再利用粗网格解得到一个线性问题并在细网格上求解一个线性问题.理论分析与数值计算表明,该算法不仅消除了数值振荡现象,还极大地提高了非线性对流扩散方程的计算效率.