考虑干湿循环的大理岩统计损伤本构模型

为研究大理岩在干湿循环作用下会产生劣化作用,通过对大理岩在干湿循环作用下的力学特性的变化规律,发现随干湿循环次数的增加,劣化作用会呈现减弱的趋势,最终趋于一个恒定值.通过应用细观方法研究了大理岩微元强度,假设大理岩微元强度分布服从Weibull分布,然后利用连续损伤理论,认为大理岩损伤劣化规律具备连续性,再由Lemaitre提出的应变等效假说以及基于D-P强度破坏准则度量微元强度提出了大理岩考虑干湿循环效应下的统计损伤本构模型,并应用大理岩干湿循环的单轴压缩实验数据与构建的统计损伤本构模型的应力、应变曲线进行模拟拟合.结果表明,所建立的统计损伤本构模型能够较好地反映考虑干湿循环效应下大理岩弹性阶段的损伤,可见该模型具有一定合理性、有效性.     

工程岩石类材料的不稳定性

基于非关联流动理论和弹塑性耦合理论, 研究工程岩石类材料的不稳定性。由于工程岩石类材料具有刚度劣化特性, 岩石类材料在软化塑性、理想塑性和低强化塑性情况下均可能呈现不稳定。对于弹塑性耦合理论, 可通过本构矩阵正定性的讨论, 得到工程岩石类材料的不稳定条件; 对于塑性势理论, 可通过本构矩阵对称部分的正定性来研究材料的稳定性, 能够得到相同的结果。     

基于延迟几何过程的可修劣化系统最优更换策略

研究了可修劣化系统的更换策略,对劣化系统建模常用的几何过程加以改进,提出了延迟几何过程的概念,认为系统维修后以概率p恢复至前一修复状态,而以概率q发生劣化。选择系统的故障次数N为更换策略,利用延迟几何过程建立了系统长期运行的平均费用率模型,并给出了系统最优更换策略的解析表达。最后给出了数值算例并将结果和基于传统几何过程的更换策略进行了比较,验证了该方法的合理性。     

基于PH分布近似的系统维修优化模型研究

针对故障信息监测下的多状态劣化系统,建立了一类基于PH分布近似的视情维修优化模型,解决了同一模型中检测与预防性维修策略综合优化的问题.考虑到一般分布假设带来的建模与计算困难,提出了一类位相型(PH)分布近似方法,借助于PH分布良好的计算特性简化求解过程.由于该方法扩展了原有决策模型的状态空间,为了获得适用于原有模型假设条件的检测与维修优化策略,提出了一种改进的值迭代算法.运用该算法,可以确定系统最佳的预防性维修控制限和检测策略,保证其长期运行条件下的平均费用率最低.最后,通过具体算例验证了模型与迭代算法的可行性.     

钢筋锈蚀作用下盾构隧道结构损伤劣化性能

在长期的水土荷载和侵蚀性物质联合作用下，盾构隧道钢筋混凝土衬砌结构会经历腐蚀-损伤-劣化过程而逐渐失效，导致服役性能大幅降低。本文引入内聚力模型（CZM）及混凝土塑性损伤模型（CDP），建立考虑钢筋混凝土间粘结滑移的盾构隧道衬砌锈蚀三维数值模型。综合考虑钢筋锈蚀引起的自身力学劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素，分析了围岩水土荷载和钢筋锈蚀耦合作用下衬砌结构形变、损伤演变规律和整体结构劣化特征。研究表明：1）锈蚀作用导致衬砌结构刚度降低，大大加深了衬砌结构的变形程度。锈蚀造成衬砌结构不同部位的刚度损失不同，反映了锈蚀作用下衬砌结构损伤的差异性。2）衬砌结构的围岩侧与临空侧损伤差异较大。相同锈蚀率下，衬砌受压侧受到挤压作用，限制裂缝的发展，导致受压侧损伤很小。3）在锈蚀过程中隧道衬砌结构拱顶弯矩不断减小，拱顶损伤不断加深，损伤区域逐渐扩展，截面刚度损伤最显著。4）衬砌结构自身性能不断劣化，出现内力重分布。衬砌结构的裂缝多出现在围岩侧。研究成果可为隧道衬砌结构服役性能的评估提供参考。     

敏感因素劣化对导堤边坡稳定性影响的数值模拟

以吴淞导堤工程为案例,基于超声波现场检测及室内强度试验、探地雷达现场检测试验、潜水员水下探摸及测量结果,分别评价导堤在长期运营过程中护面混凝土结构、内部堆石结构、导堤两侧坡度变化以及两侧冲淤演变等敏感因素的劣化程度,并采用有限元数值模拟方法研究导堤护面混凝土结构等4种敏感因素劣化对导堤边坡变形及稳定性的影响。结果表明:导堤护面混凝土及内部堆石结构弹性模量与导堤水平位移最大值均呈负指数关系;导堤安全系数随着坡度的增大而呈现出近似线性减小;导堤位移的最大值随着导堤左侧淤积和右侧冲淤高程的增加呈线性增大,在实际加固维护方案设计中应该引起重视。     

硫酸钠-干湿-冻融共同作用对水泥土性能的影响

为解决宁夏水泥土受到盐类侵蚀和干湿-冻融循环作用性能劣化的问题，以宁夏同心水泥黄土为研究对象，试验设置不同压实度和水泥掺量，考虑盐浓度作用，并结合宁夏地区干湿性、季冻性等区域性特点对水泥土进行不同浓度溶液浸泡下的干湿-冻融循环试验，探究多重因素影响下试样外观、质量、波速、强度、电阻率、含盐量等变化情况。结果表明：压实度和水泥掺量越大，试样的质量、波速、强度也越大。随着干湿-冻融循环次数增加，水泥土试样在硫酸钠作用下均表现电阻率下降，含盐量上升，质量先增后减、表面脱落受损，峰值强度和残余强度指数下降、波速下降。硫酸钠劣化作用随着浓度升高而增强。     

既有桥梁结构劣化状态评估

为提高既有桥梁结构劣化状态评估结果的准确性，本文基于既有桥梁的监测、检测数据以及有限元手段，提出了既有桥梁劣化状态的评估方法。首先，基于既有桥梁监测数据，采用精确的效应分离法实现恒载效应增量的分离，然后利用有限元手段建立该桥的劣化响应回归模型，最后将恒载效应增量代入回归模型中实现既有桥梁劣化的评估，并通过桥梁定期检测结果验证了评估结果的合理性。结果表明：该既有桥梁仅出现轻微劣化，且所建议的既有桥梁劣化状态评估方法是合理的，可为既有桥梁结构承载能力评估奠定基础。