高强度钢材对接焊缝低温冲击韧性试验研究

对Q460D和Q690D高强度钢材对接焊缝进行低温冲击试验,得到低强和等强两种匹配下,焊缝区、热影响区的冲击功值,讨论了两种匹配形式下冲击功值AKV随温度的变化规律。结果表明:焊缝区和热影响区随温度降低韧性逐渐变差,热影响区的AKV总是大于焊缝区,表明经过焊接热循环后,热影响区的冲击韧性处于较高的水平;采用低匹配连接,焊缝区和热影响区的冲击功均大于等匹配,说明低匹配可获得良好的吸收能量的能力。同时,利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合分析,将高强度钢材两种匹配下焊缝区和热影响区的韧性进行了对比。由试验数据比较可知,焊缝区吸收能量的能力较差,为主要断裂部位。     

基于ABAQUS的降雨入渗条件下基坑边坡稳定性分析

降雨入渗条件下边坡的稳定性分析是评价边坡工程安全的主要依据,对工程施工具有重要的指导意义。以南水北调中线工程淇河倒虹吸基坑边坡为研究对象,基于ABAQUS有限元软件,考虑降雨入渗的边界条件,采用强度折减法求解了边坡的最大位移与安全系数,进行了边坡的稳定性分析。计算中,降雨入渗强度为15mm/h,持续时间为72h。计算结果表明:边坡一次开挖的水平方向最大位移、竖向方向最大位移、安全系数分别为0.26m、0.67m、1.650;边坡二次开挖后相应的计算结果分别为0.19m、0.62m、1.641;边坡三次开挖后相应的计算结果分别为0.20m、0.63m、1.639。定性分析与数值计算结果均表明,施工过程中,南水北调中线工程淇河倒虹吸基坑边坡是稳定的。本文的研究结果可以为该工程的施工提供理论依据,对降雨入渗时边坡的稳定性研究具有一定的借鉴意义。     

高强度钢材对接焊缝拉伸性能试验研究

为考察不同匹配形式下国产高强钢对接焊缝的基本力学性能,对Q460D及Q690D焊接试件进行了静力拉伸试验。结果表明:对Q345B与Q460D及Q690D连接,在低强和等强两种匹配形式下的屈服强度和极限抗拉强度比较接近,极限强度比Q345B母材分别提高了约4.4%和6.5%,断裂位置在热影响区和母材区,说明不同强度钢材的混合焊缝连接,选用低强匹配的焊条能保证连接强度;焊缝区不先于母材断裂。对于Q460D和Q690D同种钢材对接焊缝连接,采用等强匹配试件的极限抗拉强度比低强连接分别提高了16%和14%,应变达到4.9%~11.9%,即达到极限强度值,说明同种钢材采用等强匹配的焊条,连接接头在承载力提高的同时,延性有所降低。     

组合权重TOPSIS模型评价黄土高原小流域淤地坝系风险

黄土高原小流域淤地坝系水毁案例频发，开展坝系风险评价意义重大。在构建小流域淤地坝系风险评价指标体系的基础上，提出层次分析法和熵权法相结合的主客观组合权重赋权方法，规避权重计算只考虑主、客观单方面因素的影响，提高权重确定的准确性；基于逼近理想解法(TOPSIS)构建小流域淤地坝系风险综合评价模型，实现多目标下的淤地坝系风险排序。将该评价模型应用于王茂沟小流域，得出其风险排序为：王茂沟2号单元<黄柏沟单元<埝堰沟单元<康和沟单元<关地沟单元<王塔沟单元，与实际相符，并亟需加强王塔沟坝系单元管护。采用Spearman等级相关系数检验法证明了组合权重TOPSIS模型评价结果的合理性。将灰色关联理论与组合权重TOPSIS模型进行同研究区坝系风险评价对比，得出组合权重TOPSIS模型在评价分辨水平和决策判断上更具优势。模型结果与实际情况基本相符，可为小流域淤地坝系风险评价提供技术参考。     

Q690高强钢螺栓抗剪连接承载性能试验研究

通过对22个Q690高强钢螺栓连接接头的静力拉伸试验,综合分析了其连接的破坏形态、受力性能和匹配性,讨论了关键参数对承载性能的影响。研究表明:螺栓横向布置时,承载力随螺栓端距、边距和间距的增大呈线性增长;螺栓纵向布置时,连接的承载力仅随边距增大而增大,螺栓端距和间距的影响不超过5%。螺栓孔径对承载力的影响主要体现在净截面面积上,螺栓强度等级会影响连接的初始滑移荷载,而对极限承载力影响较小,与Q690钢材匹配的高强钢螺栓建议取10.9级以上。EC3规范能较好地反映端距和边距的影响关系,但偏于保守,ANSI规范的拟合结果与试验值更接近。上述研究结果可为国产高强度钢材螺栓连接的设计理论和方法提供基础数据。     

混凝土面板堆石坝面板缝隙渗流计算模型研究

针对混凝土面板堆石坝面板接缝与面板裂缝的特点,基于等宽缝隙稳定流的运动规律,结合混凝土面板堆石坝的渗流机理,研究建立了面板接缝及面板裂缝的渗流计算模型,并用实例进行了验证。结果表明将等宽缝隙稳定流运动规律应用到面板接缝止水失效且面板产生裂缝情况下面板堆石坝的渗流分析中,可以获得较为准确的结果。且此方法计算过程简单,计算效率高,具有很大的实用性。     

沥青混凝土心墙堆石坝动力有限元分析

采用三维非线性有限元技术,结合某沥青混凝土心墙坝工程,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及沥青混凝土均采用等效非线性粘弹性模型,计算分析了坝体的加速度反应、动位移反应、大坝的地震永久变形、坝体单元的安全系数的分布规律。结果表明:大坝在地震作用下的动力反应发生了明显的变化;坝体顶部发生了较明显的永久变形,地震最大沉陷量为429mm,为坝高的0.42%;大坝的抗震安全系数基本均大于1,坝体的局部抗震安全性基本满足要求,因此坝体在设计地震作用下是满足稳定要求的。     

镶嵌面板坝高模量区优化设计研究

堆石体变形控制与面板防裂是建设300m级超高混凝土面板堆石坝的关键难题,合理地选定坝体分区和筑坝材料是解决问题的主要措施之一。通过有限元数值仿真计算进行了镶嵌面板坝高模量区优化设计研究,探讨了高模量区对坝体及面板应力变形的影响。计算结果表明,当高模量区起始高程为最大坝高的23%,同时高度为最大坝高的38%时,计算结果较不设高模量区,坝体沉降和水平位移分别减小15.85%和11.68%,面板挠度和顺坡向压应力分别减小21.15%和20.97%。研究成果可为超高面板堆石坝的设计及建设提供理论依据。     

冲击回波法对混凝土内部损伤检测的试验研究

通过预加荷载给混凝土试件内部引入一定程度的损伤,分别测量了损伤前后试件内部弹性波的传播速度以及抗压强度,探讨了弹性波波速的降低程度与抗压强度劣化之间的关系。研究表明:在MEM卓越周期图中,主要峰值数量增加和底部边界面反射信号周期加长可作为判别损伤产生的依据;弹性波波速与混凝土内部的损伤程度具有很好的相关性,混凝土损伤程度越大,波速降低值越大;弹性波波速降低程度与抗压强度劣化之间具有线性相关性。根据试验数据拟合出了线性方程。说明采用冲击回波法对混凝土内部损伤程度检测是可行的,在混凝土结构的可靠性与安全性分析方面具有广阔的应用前景。     

混凝土面板砂砾石坝漫顶溃坝数值模拟

通过溃坝案例的现场调查和水槽模型试验，建立了面板砂砾石坝漫顶溃坝数学模型，以模拟水流特性、砂砾石料以及混凝土面板三者之间的相互作用。该模型主要由3部分组成：(1)考虑漩涡水流和砂砾石料之间的冲蚀特性，引入RNG k-ε湍流模型模拟漩涡水流的反向侵蚀；(2)通过泥沙输移公式和流体体积法(VOF法)追踪砂粒与水流侵蚀交界面，并考虑了砂砾石料的孔隙特性；(3)基于弯矩平衡法判定混凝土面板在自重和水荷载作用下的破坏过程。通过水槽模型试验对数学模型进行验证，结果表明，建立的数学模型能够准确地模拟溃决过程中漩涡水流对大坝的反向侵蚀和面板溃口的详细演化过程；该模型计算的溃口流量、堆石体溃口的发展、溃坝历时以及面板的折断长度，与实测数据的相对误差均小于15%,验证了模型的合理性。与参数化模型相比，本研究提出的溃坝模拟数学模型具有更详细的结果。