碾压混凝土层面断裂试验研究

结合我国某大型水电站工程实际，对碾压混凝土的层面断裂韧度、断裂能进行了试验研究，为分析碾压混凝土重力坝的安全度提供了可靠的参考依据。     

混凝土Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹有效断裂准则

利用单边切口四点剪切梁进行了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验研究。根据试验结果采用四分之一点奇异有限元法计算了各试件的应力强度因子ＫⅠ和ＫⅡ；结合本文的试验结果在广泛收集、分析国内外混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型断裂试验资料的基础上，建立了混凝土Ⅰ－Ⅱ复合型有效裂纹断裂准则，并与已有断裂准则进行了比较。     

混凝土圆柱体劈拉强度的尺寸效应

通过对受对称分布力作用下劈裂试件中受拉面积的计算和试验论证，得出了不同直径的劈裂试件，当其劈裂面上的受拉面积相同时，具有相同的劈拉强度，并以此为依据，得出了用韦伯理论表示的混凝土劈拉强度的尺寸效应系数。Φ４５ｃｍ×４５ｃｍ试件的劈拉强度为Φ１５ｃｍ×１５ｃｍ试件的０．６９倍，更大试件的劈拉强度尺寸效应系数可望收敛于０．６５。     

碾压混凝土拱坝双向间隔诱导缝等效强度研究

通过对碾压混凝土试件断裂韧度分析,得到了碾压混凝土断裂韧度的尺寸效应规律,将该规律运用到双向间隔诱导缝等效强度计算公式中,得到与缝短边边长α及比例常数k有关的双向间隔诱导缝等效强度计算公式．该公式计算简单,且反映了相同面积折减率下双向间隔诱导缝等效强度随尺寸变化规律．同时,发现诱导缝等效强度随着混凝土强度等级的提高而增大,但诱导缝所在断面强度剩余率却随着混凝土强度等级提高及缝短边边长增加而减小．并为碾压混凝土拱坝中诱导缝的设计提出了建议．     

碾压混凝土断裂性能研究

提出了测定Ⅰ－Ⅱ复合型裂缝断裂能的方法,用试验论证了不同组合Ⅰ－Ⅱ复合型试件的断裂能属同一量级;对不同应力强度因子水平的试件进行了碾压混凝土层面的徐变断裂试验,得到了应力强度因子水平与断裂时间的关系。     

水电站碾压混凝土层面处理技术

水电站碾压混凝土大坝层面结合质量关系到大坝的运行安全。文章通过对碾压混凝土层面结合机理进行研究,分析不同措施下层面结合质量,提出了碾压混凝土层间允许间隔时间的判定方法和控制措施,从而确保了碾压混凝土施工质量。给国内外在建和将建的同类型工程在碾压混凝土连续施工控制方面提供了理论基础和实践模式。     

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.     

混凝土拉、压强度尺寸效应的研究

分析了混凝土复合剪切强度的尺寸效应，建立了反映截面尺寸影响的混凝土拉、压剪强度的相关关系式及相应的尺寸效应计算公式。研究表明，混凝土复合剪切强度随剪切方向截面边长的增加而降低，且随尺寸的增加，强度的降低呈减缓的趋势，而轴压比对尺寸效应的影响较小。     

全级配混凝土强度尺寸效应及变形特性研究

采用近似理想刚性试验机，对全级配及相应湿筛混凝土立方体试件进行了单轴抗压强度尺寸效应的试验，与此同时还测出了应力－应变全过程曲线及泊桑比与体应变．试验结果表明：全级配与湿筛混凝土的强度均存在尺寸效应，其变化规律符合Ｗｅｉｂｕｌ脆性材料强度统计理论．全级配混凝土的脆性较湿筛混凝土小，其应力－应变全过程曲线与圆柱体试件的应力－应变全过程曲线形状相似     

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.     

碾压混凝土非穿透诱导缝等效强度试验研究

根据实际拱坝中设置非穿透诱导缝的方式,在碾压混凝土轴拉试件中埋设不同的非穿透诱导片以模拟各种不同非穿透诱导缝的情况,得到尺寸、面积折减率或诱导片布置方式不同时碾压混凝土非穿透诱导缝的等效强度,通过对等效强度试验结果进行分析,得到诱导缝等效强度及相对抗拉强度对于不同诱导缝情况的变化规律.进一步分析,得到非穿透诱导缝等效强度随试件尺寸的增加而减小、诱导缝由一片改为多片时,有利于降低等效强度及相对抗拉强度.分析试件(1-feq/ft)/s的规律得出随着面积折减率s的减小,截面的抗拉能力比抗压能力相对下降缓慢.     

碾压混凝土真实应变率效应试验

为深入研究碾压混凝土动态力学特性,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对3种不同直径圆柱试样进行了冲击压缩试验.试验结果表明:碾压混凝土材料具有显著的应变率效应和尺寸效应;混凝土类材料的动态抗压强度增强是材料自身特性、惯性效应和端面摩擦效应三者作用的结果,确定碾压混凝土的真实应变率效应对碾压混凝土结构冲击荷载下动态响...     

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。     

石门子碾压混凝土拱坝温度场实测与仿真计算

碾压混凝土坝的非稳定温度场是进行仿真应力计算和设计的基础。根据理论分析和数值计算 ,分析各热学参数和非热学参数对非稳定温度场的影响。通过对石门子工程(在建 )进行工程实际监测 ,取得了一些高程测点实测温度变化过程 ,并与仿真计算结果相比较。为模拟混凝土中粉煤灰后期放热 ,提出双 e曲线模型 ,使仿真计算结果更符合实际。按所提出的方法进行非稳定温度场的计算预测 ,从而对大坝后期浇筑作指导 ,具有较好的工程应用价值。     

无侧限压缩下中心裂缝压实黏土强度及破坏特征分析

为探讨中心裂缝对压实黏土试样无侧限抗压强度及破坏特性的影响,考虑裂缝倾角β、裂缝长度2a和试样厚度H等条件,对预制中心裂缝的立方体压实黏土试样进行无侧限抗压强度试验,并对不同裂缝倾角条件下试样的破坏特征进行了分析。试验结果表明,裂缝倾角、裂缝长度和试样厚度均会对试样的弹性模量和无侧限抗压强度有不同程度的弱化作用。其中,裂缝长度的弱化作用较裂缝倾角的更强,而试样厚度仅在2～6 cm时,其弱化作用才会变得显著。关于试样的破坏特征,其裂纹的扩展方式主要是受裂缝倾角的影响,当β=0°时,裂缝尖端主要是扩展翼型裂纹;当β=15°～60°,裂缝尖端主要是产生翼型裂纹和次生共面裂纹;当β=75°和β=90°时,裂缝尖端主要是产生翼型裂纹和次生倾斜裂纹,此外,在预制裂缝中部还会发育有拉伸微裂纹。     

混凝土楔入劈拉试件双K断裂参数叠加计算及其边界效应

采用楔入劈拉试件几何形式,进行了最大尺寸为1 200 mm×1 200 mm×200 mm混凝土断裂试验.根据试验获得的荷载张开口位移关系曲线,在线性渐近叠加假定的基础上,利用应力强度因子叠加原理计算了双K断裂参数,考虑了当楔形力的竖向分量、自重和支承反力三者不共线时,竖向分量和自重对裂缝尖端应力强度因子的贡献.试验结果表明,当试件高度大于600 mm时,测定的双K断裂参数是与尺寸无关的常数值;当试件高度低于600mm时,测定的双K断裂参数存在尺寸效应.采用边界效应模型分析发现,其尺寸效应与边界对断裂过程区发展的约束作用相关,试件的高度越小,边界的约束作用越强,测定的断裂韧度越小.经边界效应模型修正后,可得到与尺寸无关的常数值.     

大保护层钢筋混凝土受弯构件裂缝控制的试验研究

根据试验结果，建议了混凝土有效受拉面积的取值方法；分析了混凝土保护层厚度对钢筋混凝土梁抗裂度和裂缝宽度的影响规律，并提出了相应计算分析。用本文试验和其他单位的试验资料对建议公式作了验证。