预应力损失对BCCP管道安全性影响研究

钢筋缠绕钢筒混凝土压力管（BCCP）是一种由传统的预应力钢筒混凝土管改进而来的新型复合管材,具有较好的应用前景。为研究预应力损失对此种新型管道安全性的影响,借助有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,考虑材料非线性,计算了不同预应力损失下BCCP达到3种极限状态对应的内水压极限值。结果表明：工作极限状态和弹性极限状态下的内水压随预应力损失量的增加而降低,而强度极限状态下的内水压随预应力损失量的增加而增加,预应力损失降低了BCCP正常工作的承载性能,但不会影响最终的屈服破坏。研究结果对该管型在工程中的应用具有一定的参考价值。     

预应力混凝土组合箱梁扭后抗弯性能分析

为研究预应力混凝土组合箱梁扭后的抗弯性能,进行了5根预应力组合梁的先扭后弯试验.试验在梁跨中对称荷载作用下进行,考虑试验梁受扭矩作用历史,并与完整组合梁的试验进行对比得到扭后预应力组合梁的极限抗弯承载力、跨中弯矩-挠度曲线及钢梁截面应变增长曲线,并提出了预应力组合梁扭后承载力计算公式.试验结果表明:预应力组合梁扭后承弯能力将会降低;受扭历史影响预应力组合梁的抗弯能力;预应力能够提高扭后预应力组合梁的抗弯能力.     

Kust03-1型人工模拟降雨实验装置的设计与率定

利用人工模拟降雨方法研究土壤侵蚀具有经济性、便捷性、可控性、重现性等优点,已成为该领域不可或缺的重要手段.借鉴国内外人工模拟降雨装置的经验,研制了Kust03-1型人工模拟降雨实验系统,该系统容易安装,方便操作,室内和室外均能适用.经过对其进行降雨强度、降雨均匀性、雨滴直径和降落终点速度等参数的率定实验,特别是通过成功运用于坡面侵蚀和垂直侵蚀研究,证明该系统技术成熟,方便可靠,适用于云南山地水土保持研究.     

特大水利水电枢纽调控与安全运行研究进展与前沿

特大水利水电枢纽防洪、发电、通航运行调控复杂且安全运行保障难度大。为破解特大水利水电枢纽长期安全运行的难题,基于国内外研究现状和工程实践,本文提出该领域的研究热点和前沿,主要包括：高速水流、高压瞬变流、高水头渗流等水力致灾机理,坝体和库岸长期运行性能衰减规律,枢纽安全运行多因素耦联实时测控技术和多信息融合安全评价理论方法,枢纽群暴雨洪水预报及应急调控技术,枢纽泄洪运行安全实时调控技术,水力发电系统耦联动力安全及智能运行技术,枢纽发电、泄洪、通航联合优化调控技术、高坝枢纽运行初期风险调控与安全保障技术、复杂运行环境下高坝结构及库岸长期安全稳定运行技术。加强该技术领域的研究,以满足特大水利水电枢纽长期安全运行的重大需求。     

钢套筒混凝土压力管道(SSCP)外载超载试验研究

为了研究钢套筒混凝土压力管道(SSCP)的抗外压承载性能、管道内外层钢筒的变形特点以及管芯混凝土裂缝的开展规律,通过1/10尺寸普通SSCP模型外压破坏试验的方法,分析模型关键部位荷载—应变曲线、管顶荷载—位移曲线、外载管道破坏形式,得到外载试验中SSCP的一般破坏规律,即:初始裂缝分别出现于管顶和管底处;最终裂缝形态为侧向斜裂缝和自内向外的垂直裂缝;内钢筒屈曲破坏形成凹形。然后,基于等效刚度理论提出SSCP管道外压承载性能的弹性阶段承载力计算方法。计算结果表明:管道的弹性极限承载力为1 138 k N/m;管道的比例极限试验值在1 025~1 200 k N/m之间,与理论计算结果吻合较好,二者相对误差小于10%,证明了计算公式的准确性,满足工程需要;管道的塑性极限承载力试验值为2 176 k N/m。     

不同龄期混凝土断裂试验研究

为探究不同混凝土的双K断裂参数和材料基本参数(抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量)的内在联系,开展了龄期为2,3,7,21,28,60,90 d混凝土的力学性能试验及三点弯曲梁断裂试验,分析了不同龄期混凝土的力学性能与断裂性能。结果表明:混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量与双K断裂参数随龄期的变化趋势基本一致;各个龄期混凝土的双K断裂参数与材料基本参数近似满足双线性关系。以材料基本参数作为输入参数,借助扩展有限元软件模拟不同龄期试件的断裂过程,得到各个龄期下的P-CMOD曲线及双K断裂参数计算值,与实测结果对比,两者吻合良好。     

带裂缝混凝土动态轴拉的声发射特性研究

为研究带裂缝混凝土在动态轴向拉伸荷载作用下的声发射信号特性,采用张口位移控制加载的方式,开展了张口位移速率为10~(-5)~10~(-2)/s的混凝土动态轴向拉伸断裂试验,分析了不同加载速率下声发射特征参数振铃计数、状态参数事件计数率和荷载随时间的变化曲线。试验表明:振铃计数包络曲线和荷载曲线具有良好的对应关系,且随着加载速率的提高,声发射活动越集中,试件断裂时间越短,更偏向脆性破坏,声发射能很好地揭示试件动态拉伸的受载情况和破坏状态。基于声发射特征参量的能量分析揭示了混凝土断裂破坏能量释放规律。结果表明:带裂缝混凝土动态轴向拉伸破坏不具有典型的3阶段特征,声发射信号在破坏瞬间突发性增强;随着张口位移速率的提高,混凝土断裂破坏时间缩短,极限强度增加,释放的能量呈指数增长。     

基于声发射信号表征混凝土断裂过程的异常现象

混凝土作为一种人工石材,由于浇筑过程的影响,其断裂破坏过程不可避免地存在一定随机性。利用声发射实时动态无损监测技术,分析了带预制裂缝混凝土三点弯曲梁试件裂缝扩展发生偏移和钢筋混凝土三点弯曲梁破坏荷载循环增减等特殊试验现象存在的客观性。试验分析发现,预制裂缝尖端粗骨料的存在,致使裂缝并非沿着预制裂缝直接向前扩展,而是出现绕道扩展的现象;配筋率过大时,钢筋混凝土三点弯曲梁试件的破坏荷载值将维持在钢筋极限屈服强度附近循环变化。可见,钢筋混凝土三点弯曲梁试件的失稳荷载取决于配筋率的高低。研究成果表明声发射技术可为开展混凝土损伤断裂试验提供一种新的研究手段。     

基于组合权重的模糊物元模型在输水管材选型中的应用

在输调水工程中,管材选型问题具有模糊不相容和多目标性的特点,是工程技术人员面临的技术难题。建立了一种基于变异系数和层次分析法的模糊物元评价方法,分析了影响管材选择的各种指标,构建了管材类型选择的综合评价指标体系;引入了变异系数法修正层次分析法确定指标权重时的主观性,从而确定了评价指标的组合权重,建立了模糊物元评价模型,并利用欧式贴近度结合价值工程原理判断最优管型。在研究过程中,以新疆某引水管线工程的管材选型为例进行评价模型的工程应用,经计算可得最适宜该工程的管材类型为玻璃纤维增强塑料夹砂管(FRPM)。结果表明,利用本模型进行管材选型,可以根据实地工程条件以及管材技术特性,考虑技术、经济、施工、安全等多方面影响因素,选择出适宜本工程条件的最优管型。     

考虑灌浆料龄期的钢筋-金属波纹管浆锚连接锚固性能试验研究

为研究钢筋-金属波纹管浆锚连接的锚固性能,设计制作18组连接件,并完成拉拔试验。基于试验结果研究钢筋锚固长度la、灌浆料龄期T与螺旋箍筋约束对浆锚连接锚固性能的影响。试验结果表明,所有锚固钢筋均经历完整的弹性阶段与屈服阶段,最终试件表现为钢筋粘结-滑移破坏、钢筋拉断两种破坏形式。当灌浆料龄期T=3 d时,试件均发生粘结-滑移破坏;当灌浆料龄期T=7 d且锚固长度la≥13d时,试件均出现钢筋断裂破坏;当灌浆料龄期T=28 d时,无配箍试件锚固长度l_a=7d时、配箍试件l_a=5d时出现钢筋断裂破坏。提高钢筋锚固长度、灌浆料龄期与配置螺旋箍筋约束有利于试件的极限强度提高,并趋近钢筋实验抗拉强度,显著降低钢筋的弹性阶段滑移量,提高初始刚度,提升试件的锚固性能。实际工程中,当孔径比不小于2.6时,为确保3 d与7 d锚固性能,锚固长度应大于13d;为确保正常工作中钢筋充分发挥其力学性能,锚固长度应不小于10d。