接缝止水失效情况下湿化对面板堆石坝应力变形的影响分析

基于改进的湿化变形计算模型,采用邓肯-张的E-B模型模拟大坝的堆石体,对接缝止水失效情况下堆石体湿化变形对混凝土面板应力和变形的影响进行了研究。研究结果表明,由于堆石料的湿化变形影响,使得坝体整体沉降增加并发生向下游的水平位移,同时使得面板的挠度增大,且面板的压应力增量比较大,对面板的应力变形产生不利影响。因此,对坝体先期进行浸水,使主要的湿化变形在面板浇筑前发生,可以改善面板的应力变形状态。所得结果适用于类似工程的设计和施工。     

粗骨料颗粒形态和体积分数对混凝土单轴压缩性能的影响研究

为了研究粗骨料形状与体积分数对混凝土单轴压缩性能的影响,运用离散元软件PFC3D中的刚性簇技术建立C30卵石粗骨料混凝土试件模型,通过将卵石混凝土单轴压缩数值模拟得到的应力-应变曲线与已有文献中卵石混凝土试验所得到的应力-应变曲线对比,标定出卵石混凝土中水泥砂浆间的细观参数、水泥砂浆与粗骨料薄弱接触面的细观参数。将标定出的细观参数运用到单一形状粗骨料混凝土中进行单轴压缩数值模拟研究。结果表明:在相同细观参数的情况下,椭球形骨料混凝土试件模型的应力-应变峰值大于扁球形骨料混凝土试件模型的应力-应变峰值,相较于扁球形骨料而言,椭球形骨料更接近成为混凝土的最佳粗骨料。在此基础上分析椭球形粗骨料体积分数对混凝土单轴抗压强度的影响,当椭球形粗骨料体积分数为57%时,混凝土抗压强度最高,且在第二阶段点时接触力最大值最大、裂纹数目最多,从而得出椭球形粗骨料在体积分数为57%时最佳。研究成果可为混凝土配合比设计提供理论支撑。     

人工短缝对严寒地区碾压混凝土坝越冬层面应力的释放效果

严寒地区碾压混凝土坝越冬层面上、下游侧易出现水平裂缝。在越冬层面上、下游侧设置人工短缝,采用接触单元模拟人工短缝,考虑人工短缝切向接触摩擦力,并以扩展拉格朗日乘子法作为人工短缝的法向接触协调条件,采用三维有限元仿真计算程序对人工短缝的应力释放效果进行计算分析。计算结果表明,设置人工短缝对越冬层面坝轴线方向和顺水流方向温度应力影响较小,但越冬层面上、下游侧铅直向温度应力最大值大幅降低,应力释放效果显著;越冬层面中部铅直向温度应力虽有所增大,但仍未超过碾压混凝土的抗拉强度。在严寒地区碾压混凝土坝越冬层面上、下游侧设置人工短缝,配合缝内的止水及缝末端的槽钢,保证人工短缝的稳定性,能有效避免越冬层面附近上、下游侧出现无序的裂缝。     

小温差冷却对大体积混凝土温度应力的影响效应

提出了大体积混凝土采用小温差冷却的方式,以有效降低水管周边混凝土温度梯度,减小温度应力,防止水管周边混凝土早期温度裂缝的产生。为验证小温差冷却的影响效应,本文采用三维有限元热流耦合算法,对传统低温通水冷却和小温差变温通水冷却分别进行了研究。结果表明:传统低温通水冷却水管周边混凝土温度梯度大、温降速率快,混凝土浇筑早期温度应力易超过同期的允许应力;小温差变温通水冷却水管周边混凝土温度梯度小、温降速率慢,改善了水管周边混凝土早期温度应力,避免混凝土因遭受冷却水的冷击而形成早期裂缝。小温差变温通水冷却方式将成为大体积混凝土通水冷却的发展趋势。     

严寒地区碾压混凝土坝越冬层面温控防裂研究

进行严寒地区碾压混凝土坝越冬层面温控防裂研究,为越冬层面温控防裂设计提供理论依据。针对严寒地区某碾压混凝土重力坝,考虑碾压混凝土热力学参数随龄期的变化、碾压混凝土浇筑进度对温度应力的影响,对碾压混凝土重力坝施工期和运行期全过程进行三维有限元仿真计算分析,着重分析越冬层面应力分布特征。结果表明:约束区和非约束区的越冬层面温度应力分布特征相似,但约束区越冬层面温度应力较大;未采取温控措施时,越冬层面上、下游侧铅直方向温度应力较大,致使越冬层面上、下游侧易出现水平裂缝;越冬层面中部顺水流方向温度应力也较大,因此中部易出现沿坝轴线方向裂缝。提出了采取表面保温、升温水管、微膨胀混凝土、设置水平人工短缝四种措施改善越冬层面的温度应力。采用表面保温和微膨胀混凝土可有效减小越冬层面上、下游侧和中部各个方向的温度应力;采用升温水管和设置水平人工短缝可有效减小越冬层面上、下游侧铅直方向应力。     

复掺纳米材料对混凝土力学性能的影响研究

纳米材料可有效改善水泥基的力学性能和耐久性，为探索纳米SiO₂、Fe₂O₃对混凝土材料的增强机理，研制力学性能更优的混凝土，制备了0%～2.0%掺量范围内单掺纳米SiO₂、纳米Fe₂O₃、复掺纳米SiO₂和纳米Fe₂O₃的混凝土试件，对养护龄期为7 d及28 d的混凝土力学性能开展试验研究，结果表明：纳米材料总掺量为1.5%且纳米SiO₂掺量为1.0%、纳米Fe₂O₃掺量为0.5%时改性混凝土的力学性能达到最优，该复掺比例改性混凝土比普通混凝土及同掺量的单掺改性混凝土具有更优异的力学性能。采用冷场发射扫描电镜对纳米改性混凝土内部微观形貌进行观察，并借助能量分散谱仪分析纳米改性混凝土的化学成分，结果表明掺入的纳米SiO₂及纳米Fe₂O₃会发生晶核作用并与Ca(OH...