冰-砼碰撞在输水隧洞中的力学特性机理

为了研究西北寒冷地区中小型流冰对输水隧洞的碰撞问题，基于实验分析结合数值模拟的方法，选取模型实验几何比尺λ为1∶5，通过ANSYS/LS-DYNA软件进行有限元仿真，得到不同工况下流冰对输水隧洞衬砌撞击力影响规律。结果表明：流冰撞击力峰值与流冰速度呈现出近似的线性关系；流冰撞击力峰值与流冰压缩强度呈现出近似的对数函数关系，在较高速度下，流冰的塑性效果起主要作用，流冰的压缩强度对流冰的撞击力结果影响较为不明显；流冰撞击应力峰值与流冰厚度呈现出近似线性关系。同时，通过数值模拟与模型实验得到的流冰撞击力影响规律基本一致，验证了冰-砼碰撞实验装置的准确性及合理性。由于数值模拟时流固耦合的计算方法考虑了水介质对流冰的影响，在流冰撞击输水隧洞衬砌时形成水垫效应，从而会轻微地降低流冰撞击力，而模型实验未考虑水体对流冰的影响，因此各种工况下的模型实验结果均普遍大于数值模拟结果。     

基于FOTP-GM(1,1)模型的聚丙烯纤维混凝土劣化过程研究

为研究西北干寒地区聚丙烯纤维混凝土建筑物受到干湿-冻融双因素耦合作用下产生的材料耐久性问题,设计室内加速试验,模拟该地区聚丙烯纤维混凝土在干湿和冻融作用下的劣化过程,并以质量损失率和抗压强度损失率为劣化指标进行研究;选用全阶时间幂灰色预测模型对抗压强度损失率变化过程进行建模,确定了对应试验工况下模型的最优结构形式。研究表明：试件的质量损失率经时变化规律为先减小、后增加、再减小直至试验结束,试件的抗压强度损失率经时变化规律为先减小、后增加直至破坏;在试验所取的纤维掺量范围内,0.9 kg/m³的纤维掺量对试件抵抗干湿-冻融破坏能力的改善效果最为明显,试验结束时该掺量下的试件还未达到破坏标准,而其他掺量下的试件均已破坏;当时间幂项阶数h=3时,全阶时间幂灰色预测模型与聚丙烯纤维混凝土劣化过程的原始数据之间的拟合度达到98%,预测值与实际值之间的相对误差低于0.15。室内加速试验和全阶时间幂灰色预测模型的结合,为混凝土结构耐久性设计及寿命预测提供了理论支持。