坝体混凝土损伤-断裂模型

提出的损伤断裂耦合模型，是将混凝土坝体视为一个损伤场，并以此为背景进行坝体损伤断裂耦合分析．所编制的有限元程序可以计算混凝土坝在荷载、温变等因素作用下的损伤情况、开裂部位、裂缝深度及扩展形态、有损伤和有缝情况下的工作性态等．这一模型为分析混凝土坝的开裂和防裂问题提供了一个符合破坏机理的有效方法     

温度荷载作用下拱坝裂缝的断裂力学分析方法

混凝土拱坝或碾压混凝土拱坝,无论在施工期和运行期,温度荷载都是引起坝体开裂及裂缝扩展的重要原因.对坝体裂缝扩展的分析计算,用断裂力学的理论和方法较为适宜.文章提出了用DL08P2程序计算在温度荷载作用下拱坝裂缝的断裂力学计算方法.并以实际工程算例说明了其应用.     

碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度双参数断裂模型

对两种尺寸碾压混凝土三点弯曲梁进行了断裂试验,获得了荷载和裂缝口张开位移P-M全曲线及荷载和加载点位移P-δ全曲线,分析了碾压混凝土的断裂参数、临界有效裂缝长度和临界裂缝尖端张开位移等一系列空白参数.运用双K和双G断裂理论,分别建立了碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度的非线性断裂模型和断裂能量分析模型,从非线性应力场和能量释放率角度明确了诱导缝的起裂、稳定扩展和失稳扩展的计算方法,对两种模型计算结果进行了相互比较,并用有限元和沙牌拱坝的工程实际观测值验证了模型的可靠性.给出了拱坝诱导缝的最佳布置间距、设置位置等.实践证明,该模型可提高碾压混凝土拱坝诱导缝的设计水平,且具有工程实用价值.     

混凝土开裂对BFRP混凝土界面应力的影响

以最大主拉应力作为混凝土开裂的判别依据,采用基于能量的指数型软化损伤模型,利用扩展有限元模拟钢筋混凝土梁的裂缝扩展过程.通过在试验梁裂缝位置处预设初始裂缝,对比不同荷载水平下的裂缝扩展高度,得到与试验梁基本一致的裂缝扩展结果.进一步将该方法用于玄武岩纤维布(BFRP)加固预损伤钢筋混凝土试验梁的失效分析中,模拟了试验梁由于混凝土裂缝扩展引起的界面剥离全过程,给出了混凝土裂缝扩展与界面应力分布之间的对应关系,得到混凝土开裂是导致BFRP剥离的主要原因的结论.     

沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝开裂研究

根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为穿透形裂缝和深埋椭圆形裂缝,假定为I型开裂;考虑相邻裂缝的影响．采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法,建立了诱导缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效应力强度因子的解析表达式．结合碾压混凝土的试验断裂参数,计算了沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝的等效强度,并将此结果应用到三维非线性应力场仿真分析中,对沙牌拱坝进行了开裂计算分析．计算结果表明,等效强度可以作为诱导缝的开裂准则．     

混凝土锈胀开裂的断裂过程分析

应用线弹性断裂力学基础理论,结合弹性力学研究成果,得到了钢筋均匀锈蚀导致锈胀裂缝扩展至表面前的锈胀力与裂纹张开位移的关系.结合混凝土的双K断裂准则,分析了混凝土锈胀开裂过程的断裂韧度及其影响因素.研究结果表明:钢筋直径与保护层厚度及混凝土强度是影响混凝土锈胀开裂发展的主要因素;适当增加混凝土保护层厚度、选用小直径钢筋和选择高性能混凝土均有利于抵抗锈胀裂缝的扩展.     

沙牌碾压混凝土拱坝损伤开裂分析

碾压混凝土拱坝的温度裂缝与一般混凝土坝的温度裂缝有本质区别。为了有效控制坝体开裂,要求分缝设计与应力场仿真分析密切结合。因此 进行了沙牌碾压混凝土拱坝三维非线性应力场的全过程仿真分析,在此基础上对拱坝在不同分缝情况下的损伤开裂行为进行了研究。计算中考虑了温度荷载、自重、静水压力、混凝土徐变和自生体积变形等情况。通过计算分析得出了沙牌碾压混凝土拱坝的开裂规律,为沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设计提供了依据。     

碾压混凝土拱坝施工期温度荷载的计算方法

温度荷载是碾压混凝土拱坝施工期引起坝体开裂及裂缝扩展的重要原因.文章分别介绍了美国垦务局公式和<规范>公式计算碾压混凝土拱坝温度荷载的方法,并与运用温度场仿真计算与反分析相结合的方法进行对比,得出后面的方法有更大的优越性.     

基于内聚力模型的沥青混凝土低温断裂模拟

为模拟沥青混凝土的低温断裂行为,合理选择了内聚力本构模型;在获取了小梁试件数字图像的基础上,结合ABAQUS有限元软件建立了二维细观断裂模型,验证了模型的正确性和适用性。结果表明:本文建立的二维细观断裂模型能够很好的反映实际三点弯曲试验的能量消耗—位移响应;沥青混凝土断裂过程可分为试件损伤、裂缝产生、裂缝扩展和试件破坏等四个阶段。     

“高碾压混凝土拱坝应力应变全过程仿真计算研究”通过验收

位于四川省的 1 32 m的沙牌水电站是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝 ,其应力应变全过程仿真计算研究由我校土木建筑学院完成 ,现已通过验收 .这项国家“九五”攻关子课题经过科研人员 3a的努力 ,建立了碾压混凝土的损伤破坏本构关系 ,对碾压混凝土的非线性徐变理论进行了研究 ,在此基础上编制了碾压混凝土应力应变全过程非线性有限元仿真分析程序 ,分析了沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设置与材料特性对大坝施工期与运行期应力状态的影响 .利用仿真分析成果 ,选择了最优的分缝组合形式 ,得到了坝体及诱导缝在施工期及运行期的开裂部位和开裂时间…     

基于扩展有限元法的Koyna重力坝地震开裂过程模拟

为了模拟重力坝在强震作用下的破坏过程,利用扩展有限元框架下的分离裂纹模型描述混凝土中的裂纹扩展。该模型通过富集非连续位移模式使得对裂纹的几何描述独立于网格边界。利用动力扩展有限元法,提出了集中质量矩阵处理方案,并在通用软件ABAQU S上进行了嵌入。对印度K oyna重力坝在强震下的开裂过程,应用该方案进行了数值模拟。结果表明:用该方案求解非连续界面动力接触问题,既不损失精度,又能避免不稳定性。     

大坝混凝土施工期温度预测与控制灰匣模型

针对大坝混凝土施工条件多变，随机因素、干扰多等特点，提出将热学机理模型和参数经验识别相结合的灰色预测法，对大坝混凝土的温控防裂措施进行动态管理。阐述灰匣模型的构成、原理和算法，介绍模型的计算机应用软件，并给出了某拱坝浇注块的计算实例。     

围压下裂纹中自由水影响混凝土力学性能的机理

为了研究围压和混凝土裂纹中自由水对混凝土材料静、动力宏观力学性能的影响,根据混凝土材料的细观结构、不同围压水平下混凝土的宏观破坏现象及混凝土中微裂纹的扩展和串接规律,揭示了围压下混凝土的破坏过程和破坏机理。通过对混凝土体积变形和裂纹扩展速度的讨论,得到了静动力荷载条件下自由水的有害及有益作用,利用断裂力学,考虑主控裂纹之间的相互影响、围压及自由水的不同作用、裂纹扩展速度对应力强度因子的影响,建立了低围压下混凝土的静、动力抗压强度模型。模型的计算结果与宏观试验现象较为一致。     

围压下裂纹中自由水影响混凝土力学性能的机理

为了研究围压和混凝土裂纹中自由水对混凝土材料静、动力宏观力学性能的影响,根据混凝土材料的细观结构、不同围压水平下混凝土的宏观破坏现象及混凝土中微裂纹的扩展和串接规律,揭示了围压下混凝土的破坏过程和破坏机理。通过对混凝土体积变形和裂纹扩展速度的讨论,得到了静动力荷载条件下自由水的有害及有益作用,利用断裂力学,考虑主控裂纹之间的相互影响、围压及自由水的不同作用、裂纹扩展速度对应力强度因子的影响,建立了低围压下混凝土的静、动力抗压强度模型。模型的计算结果与宏观试验现象较为一致。     

高温季节碾压混凝土坝强约束区温控防裂方案研究

我国西南地区高温季节持续较长,碾压混凝土坝面临施工期温度裂缝的威胁．基于碾压混凝土坝施工期开裂机理,结合某大型碾压混凝土重力坝强约束区高温季节的施工,采用有限元仿真算法模拟了不同昼夜温差条件下的混凝土温度场和应力场发展过程,根据计算结果对表面保温和水管冷却过程中的具体参数进行优化,成果对同类工程具有参考价值．     

碾压混凝土层面拉伸破坏试验研究

碾压混凝土软弱层面的断裂破坏是高碾压混凝土坝稳定性研究的一个重要方面. 对6种层面处理工况的碾压混凝土层面进行了楔入劈拉断裂试验研究,采用电测法测得碾压混凝土层面裂缝的起裂荷载,确定了碾压混凝土层面裂缝的双K断裂参数. 研究表明,层面的起裂荷载与失稳荷载的比值Phini/Phun在57.7%～74.2%. 在6种层面处理工况中,下层碾压混凝土终凝后施工缝或冷缝的处理方式,其所形成的层面的拉伸断裂参数最大,其断裂路径曲折,断裂面凹凸不平,因此这种层面处理方式最为有效.     

基于断裂力学理论的裂缝转异诊断

针对某重力拱坝的实际运行情况,应用断裂力学理论,结合数值仿真分析结果,依据采用概率分析法反演得到的混凝土的断裂韧度,绘制裂缝转异诊断曲线图,判断裂缝是否发生转异.分析结果显示,当出现低温较低水位组合时,该坝105 m高程裂缝在开裂深度达到5.077 m时仍可能继续扩展,在运行过程中应密切关注.     

含诱导缝坝体的非线性断裂力学分析

按混凝土材料开裂的非线性特性,用线弹性断裂力学与虚拟裂缝模型相结合的非线性方法,对含诱导缝坝体进行了分析计算;并以某碾压混凝土拱坝为例,对计算模型进行比较,对诱导缝的作用进行分析。分析表明,该非线性计算模型对于分析含诱导缝坝体的应力以及诱导缝的作用比常规线弹性方法更为合理。     

龙滩碾压混凝土层面抗剪断特性研究

介绍龙滩碾压砼现场原位和室内抗剪断试验研究成果．包括试验研究方法、各种因素对层面抗剪断参数的影响、提高层面抗剪断参数的措施和抗剪断参数的统计特性，论证了建造２００ｍ级龙滩碾压混凝土重力坝的可行性