碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究

碾压混凝土开裂破坏是一个＂损伤——开裂——裂缝扩展——断裂失稳＂动态演变过程,为摸清其损伤断裂理与规,本文完成了12根实际坝体材料碾压混凝土三点弯曲梁试验,分析了强度等级、缝高比对碾压混凝土断裂特性影响.以材料静态断裂试验为础,通过研究声发射信号参量与动态荷载下裂缝扩展关系,到了动静态断裂韧度转化关系.最后利用有限元对武都重力坝裂缝在地震作用下开裂破坏进行分析,为实际坝体混凝土裂缝安全评价提供科学依据.     

混凝土材料性能对其裂缝影响试验研究

用混凝土的抗拉强度和抗拉应变试验研究了混凝土材料性能对混凝土缝裂的影响，并提出了控制裂缝的对策。试验结果证明：合理的使用混凝土配合比、骨料粒经、严格的施工生产可提高混凝土的抗拉强度和抗拉应变，并可预防裂缝的产生。     

混凝土水力劈裂时裂缝扩展与缝中水压力变化试验研究

对原混凝土水力劈裂试验的密封装置进行了改进,为避免水压力较大时硅胶板变形过大,用硅胶套替代原来的硅胶板,并用夹子固定在混凝土试件上.同时为了追踪水力劈裂过程中裂缝尖端开裂位置的变化,在混凝土预留缝端部布置了一排防水应变片.通过4个扩散硅传感器和5个防水应变片同步实时量测试验过程中混凝土水力劈裂过程中的缝面水压力分布和应变变化,并将测得的缝面水压分布和扩展裂缝尖端位置进行比较.结果表明:水力劈裂试验中,随着外水压的增加,裂尖稳定扩展速度明显增大,且裂缝失稳荷载下降.裂缝内水压力随着裂缝张开而降低.起裂时缝内水前端滞后裂缝尖端10mm,失稳时,缝内水前端滞后裂缝尖端40mm.     

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．     

混凝土裂缝扩展单元能量演变分析

假设材料为黏弹性材料时,带缝混凝土结构在荷载作用下,缝岸相对位移将逐渐增大,如果采用位移直接法计算缝端应力强度因子,该应力强度因子将逐渐增大,甚至可能大于混凝土的断裂韧度。基于信息熵理论对黏弹性材料的断裂问题进行了研究,分析表明,如果结构为黏弹性体,那么结构在流变过程中不涉及到能量的耗散和释放,结构信息熵为一常数,裂缝并不会失稳,即位移直接法不适用于流变断裂问题。对钝裂缝带模型进行了研究,认为裂缝扩展单元开裂时,将引起结构能量的释放,该释放能等于外力功与总弹性应变能的差值,也近似等于裂缝扩展单元开裂前后的总弹性应变能的差值。对于线弹性断裂力学问题,这2个能量差值与裂缝前沿的虚拟扩展长度(平面问题)或虚拟扩展面积(空间问题)的比值,通过简单的转化即可以获得缝端应力强度因子。分析还表明,钝裂缝带模型一定程度上不依赖于网格粗细,且相对分离裂缝模型而言,其剖分网格较方便。     

缝端奇异边界单元和界面裂缝的应力强度因子计算

虽然不同材料的界面裂缝缝端应力情况很复杂，但是在拉剪荷载作用下，仍然存在主 导缝端奇异特性的特征参数──应力强度因子，且其主导奇异项仍为１／２，因此可以采用１／４ 奇异边界单元模拟缝端的位移场和应力场。作者沿界面引用边界元，在界面裂缝周围引入１／４ 奇异边界元，给出了计算异弹模界面缝复应力强度因子的计算格式，定义了界面裂缝的等效能 量释放率，探讨了界面裂缝的断裂差别指标，并应用于混凝土坝与岩石地基的界面裂缝扩展分 析中，得到一些有关坝工安全的重要提示。     

钢筋混凝土构件有限元弹塑性分析(Ⅱ) 构件裂缝的随机性分析

钢筋混凝土构件的弹塑性分析中,混凝土的力学状态,尤其是混凝土裂缝的开展明显影响着钢筋混凝土构件的强度和变形。鉴于混凝土材料的非均质多相结构和各组成成分位置、性能的随机性,可认为其裂缝开展在本质上带有随机性。本文应用随机序列的分析方法,建立了裂缝开展的随机数学模型,并应用于实际分析。     

基于XFEM的重力坝裂缝扩展路径的探讨

近年来,扩展有限元法被广泛用于处理不连续问题,因该方法克服了常规有限元法在模拟裂缝扩展时需不断的网格重划分及对裂纹面与单元边界一致性的要求而导致的繁琐计算和误差等缺点.用二维扩展有限元法模拟了带水平缝混凝土重力坝在水压作用下裂缝的扩展路径.首先,讨论了裂缝扩展增量对其路径的影响,然后研究了裂缝在不同高度和初始长度下的扩展路径.结果发现扩展增量对裂缝扩展路径方向影响甚微,但对大坝的位移影响较大;裂缝的高度和长度对其扩展路径影响均不大.     

层状介质中水力裂缝的垂向扩展

应用岩石力学的理论与方法，建立了层状介质中水力裂缝垂向扩展的数值模型，分析了地应力剖面、地层断裂韧性、压裂液密度及作业参数对缝高剖面形态的影响．研究结果表明，地应力剖面是影响裂缝垂向扩展范围和扩展方向的主要因素，岩层断裂韧性对裂缝的垂向扩展有明显的止裂作用，压裂液沿缝高方向的流动压降对裂缝高度有较大影响．在一定地层条件下，裂缝是否向隔层扩展以及扩展范围的大小主要取决于作业压力的高低．该方法可用于预测水力裂缝缝高剖面形态     

混凝土窄条断裂区模型及其应用

以大量的实验观察结果为依据，提出了描述混凝土类半脆性固体材料失稳断裂前存在着裂缝稳定缓慢增长过程的窄条断裂模型．根据这一模型，提出了采用ＣＴＯＤｃ作控制参数来求解失稳断裂前的有效裂缝扩展量Δａｃ和等效断裂韧度～ＫＩＣ的计算方法．结果表明，将初始缝长ａ０加上Δａｃ进行有效裂缝长度修正后求得的～ＫＩＣ与试件尺寸无关，因而ＣＴＯＤｃ和～ＫＩＣ有希望作为控制混凝土类半脆性固体材料断裂的双参数准则．     

简议沥青混凝土路面裂缝及其处治方法

裂缝是沥青混凝土路面各类破损中最常见、最易发生和最早期产生的病害之一，它几乎伴随着公路的整个使用期，并随着路龄的增长而加重。路面出现裂缝不但影响路客美观和行车的舒适性，而且容易扩展造成路面的结构性破坏，缩短路面的使用寿命。沥青混凝土路面出现裂缝。应采用灌缝料即道路密封胶及时进行密封修补。本文就沥青混凝土路面裂缝成因、类型及其处治方法进行了简单的阐述。     

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.     

弯曲裂缝引起FRP混凝土界面剥离的数值分析

目的找出混凝土裂缝扩展对纤维增强材料FRP与混凝土界面粘结性能的影响规律.方法基于断裂力学理论,采用商业软件ANSYS中的界面单元模型(Cohesive Zone Model CZM),模拟素混凝土梁跨中I型裂缝扩展以及FRP与混凝土界面II型裂缝的扩展过程.结果随着混凝土裂缝的扩展,加固梁承载力出现两个峰值:第一个峰值出现在混凝土宏观裂缝扩展的起始点,此时FRP布的应力低于500 MPa,FRP与混凝土界面切应力在混凝土裂缝附近较大,其余部分切应力及界面滑移量基本为零,界面处于完全粘结状态.第二个峰值出现在FRP与混凝土界面发生剥离时刻,之后界面剥离从混凝土跨中裂缝位置向梁端部扩展,加固梁的承载力保持在第二个峰值上,FRP布应力达到1 480 MPa,界面粘结切应力及滑移量向FRP端部移动,跨中完全剥离的界面,切应力降为零,滑移量保持不变.结论计算得到的荷载随混凝土开裂的变化趋势及峰值荷载与试验值吻合较好,说明笔者提出的数值模拟方法能较准确地预测CFRP加固带缝混凝土梁的承载力.     

基于无单元法的混凝土结构水力劈裂数值分析模型

混凝土高坝、深埋隧洞结构等常年在高水压作用下运行,易发生水力劈裂破坏.本文基于无单元法提出了缝内水压力的计算方法和水力劈裂裂缝扩展判据公式,考虑缝内水流与结构变形的耦合效应,建立了一种适用于混凝土结构水力劈裂分析的数值模型.通过楔形劈裂试验算例和重力坝实例进行模型验证.结果表明,缝内水压变化及裂缝扩展规律与试验结果基本一致;考虑流固耦合作用混凝土重力坝极限承载能力受初始裂缝深度影响显著,当初始裂缝深度小于0.6m时,坝体极限承载荷载呈幂指数下降,当初始裂缝深度大于0.6m时,坝体的极限承载能力降低速率减缓.模型计算结果符合一般规律,说明该数值分析模型是合理的.     

有缝高拱坝的非线性地震响应分析

用非线性有限元方法研究了拱坝的非线性地震响应,研究中考虑了坝体、坝基材料、坝体浇筑横缝和预留周边缝等各种非线性的影响,混凝土材料的弹塑性模型考虑了材料的软化、开裂等,坝体和接缝材料的屈服应力和失效应力假定与塑性功的累积有关,用断裂能和等效裂缝应变表征缝面上正应力的变化规律,最后,在时域内对一实际高拱坝进行了数值分析,并给出了主要成果。     

水工建筑混凝土施工技术

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外力。材料混合而成的非均质脆性材料。硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低铜筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力。影响建筑物的外观、使用寿命，严重的将威胁到人民的生命、财产。本文主要分析了水利水电工程中混凝土产生裂缝的原因，以及具体的施工技术要求和环氧树脂桨液的组成配方。     

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。     

混凝土裂缝扩展阻力曲线

近年来徐世Lang和H．W．Reinhardt提出的基于粘聚力的裂缝扩展阻力曲线（KR阻力曲线），揭示了准脆性材料裂缝扩展过程中粘聚力与裂缝扩展阻力之间的关系，反映断理解过程区软化特性的混凝土软化本构关系与KR阻力曲线的解析密切相关。为了获得较为精神的KR阻力曲线，首先应确定合理的软化本构关系。结合混凝土三点弯曲切口梁试验，就软化本要关系、试件尺寸、材料强度对KR阻力曲线的影响进行了研究。     

水工混凝土结构裂缝的稳定性分析

对于带缝运行的水工混凝土结构,裂缝的稳定性直接关系到整个结构的安全状况.针对水工混凝土结构中裂缝扩展的稳定性问题,主要从断裂力学的角度,以缝端应力强度因子为特征参数,结合某重力拱坝,讨论了裂缝稳定性随水压、温度以及二者的不同组合的演变过程,分析了裂缝的转异特征.对该重力拱坝,水位对应力强度因子的影响较小,裂缝的稳定性主要受温度变化的影响.低温较低水位对裂缝的稳定最为不利,高温低水位对裂缝的稳定性也有一定的影响.还讨论了裂缝的时间效应和转异特征.     

碾压混凝土工拱坝诱导缝断裂特性研究

为了防止碾压混凝土坝出现无规则裂缝，通常采用在碾压混凝土坝体特别是在碾压混凝土拱坝的内部设置诱导缝，通过对带有穿透形预留缝的碾压混凝土试件和内含椭圆形预留缝、内含矩形预留缝的碾压混凝土试件的轴拉试验和分析得出了关于内含非穿透椭圆形预留缝碾压混凝土试件和内含非穿透矩形预留缝碾压混凝土试件的应力强度因子的计算公式并进行了修正，取得了较好的结果。