高温下混凝土水力、热及变形耦合数学模型

针对受高温载荷的混凝土提出了一个水力-热-变形耦合的数学模型,模型中采用了3种不同的连续介质：水蒸汽与干燥空气的混合气体相,液态水以及固态混凝土骨架。在连续介质的Navier-Stokes方程基础上,推导了各相介质的质量守恒方程、动量守恒方程以及混合物整体的能量守恒方程。为了简化问题,引入了若干假设,给出了基于文献资料数据拟合的某些变量的用基本未知量表达的经验公式,建立了基于物理定律的各类运动学变量与其热力学共轭力的本构关系,并给出了系统偏微分方程。     

土石坝加固中混凝土防渗墙的应用

混凝土防渗墙是近年来在病险水库加固工程中应用较多同时又存在不少争议的一项技术。笔者利用三维快速拉格郎日数值分析的方法,对采用混凝土防渗墙加固土石坝的加固效果及其运行状况进行了研究,分析比较了刚性混凝土防渗墙及不同弹模的塑性混凝土防渗墙在稳定、防渗等方面的差异,为该项技术的发展应用提供了参考。     

高混凝土面板堆石坝流变的三维有限元数值模拟

采用一种新的能模拟高围压条件的堆石料幂函数流变本构模型,对水布垭面板堆石坝进行了考虑堆石料流变特性的应力-应变仿真分析。结果表明,考虑堆石料流变特性后的坝体变形有明显的增加,坝体应力有所松弛。堆石体的流变特性使得面板的挠度有所增加,面板顺坡向和坝轴向拉应力极值有所增大。对于分期浇筑面板、分期蓄水的高混凝土面板堆石坝,选用合适的流变本构模型正确地模拟堆石体的流变特性,其结果可以为大坝填筑进度及面板分期浇筑时间的确定提供参考,对于正确地预测大坝的应力变形也具有重要意义。     

弹塑性耦合条件下沥青混凝土的应力-应变关系

三轴试验的结果表明,由于应用于水利工程的沥青混凝土自身的孔隙率小,侧向作用效应十分明显,体积变形较小,且主要表现为剪胀特性,目前已有的非线性和弹塑性模型难以正确地反映复杂应力状态下的这种力学行为。考虑沥青混凝土不遵守关联流动法则和Drucker公设,其弹性系数伴随塑性变形过程而改变,建议了一个在弹塑性耦合基础上的双屈服面弹塑性模型,与室内三轴试验结果吻合良好。     

现浇钢渣混凝土薄壁管桩强度特性试验研究

通过试验研究了废钢渣作为原材料配制混凝土的方法,并将钢渣混凝土与普通混凝土在配制过程中的某些性质指标作了比较,分析其原因,并在试验的基础上建立了强度与水灰比经验公式,为工程设计提供了依据。配制出的钢渣混凝土力学性能比普通混凝土力学性能要高,而且节省了水泥和石子,具有很好的经济效益。由于利用了废物,变废为宝,解决了环境污染问题,故又有很好的社会效益。     

现浇薄壁管桩（PCC）复合地基荷载变形特性

结合现浇薄壁管桩(PCC)在盐通高速公路桥头软基加固中的应用,通过一系列现场试验观测对现浇薄壁管桩复合地基的桩土荷载分担、沉降、桩土差异沉降、路堤稳定性等的变化规律进行了探讨。观测表明,PCC技术可显著减小地基的沉降量,使用该技术加固后地基具有沉降收敛快、工后沉降小的特点。     

水工隧洞钢筋混凝土衬砌非线性有限元分析

在已有岩土程序的基础上,考虑混凝土材料的开裂特性,增加了钢筋和混凝土开裂的模拟功能,编制了相应的非线性有限元计算程序,实现了塑性迭代和开裂迭代计算的耦合。结合某水电站导流隧洞的工程实例,进行了施工、运行和封堵全过程仿真分析。计算过程显示：本算法迭代计算稳定,收敛性好,满足精度要求。同时研究结果表明：运行期,混凝土衬砌的开裂范围、裂缝宽度和相应的钢筋应力随着衬砌与围岩之间初始缝隙值的增大而增大;封堵期,围岩塑性区随着外水位的增加而增大,需要采取相应的加固措施保证围岩稳定。     

钢管混凝土叠合柱弹性波CT空洞与脱空缺陷检测分析

钢管混凝土叠合柱是在钢筋混凝土柱中部设置钢管混凝土的一种叠合构件,其缺陷检测已是工程检测领域面临的重要问题。弹性波CT技术是一种发展迅速的工程无损检测技术,能够直观、准确地显示出物体的内部缺陷。针对影响叠合柱性能的空洞与脱空缺陷,探索了弹性波CT无损检测技术,设计了带空洞素混凝土柱、带空洞叠合柱、带脱空叠合柱三个试件,并开展了叠合柱弹性波CT缺陷检测试验。研究结果表明,弹性波CT能够有效地检测叠合柱的空洞与脱空缺陷,填补了叠合柱缺陷检测领域的空白。     

海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度计算模型

海洋混凝土结构的表面氯离子浓度反映了海洋氯化物环境的腐蚀作用强度,是海洋混凝土结构耐久性分析和定量设计的重要参数。本文依据国内外不同地区的大量自然暴露试验数据,通过数理统计和回归分析,确定了各种海洋环境条件下表面氯离子浓度的统计特征值,分析了海洋潮汐浪溅区混凝土中氯离子的传输机理和积聚规律,揭示了水胶比对混凝土表面氯离子浓度的影响规律,进而综合考虑水胶比、胶凝材料种类和时变特性等因素的影响,建立了海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度的改进计算模型。结合国内外各种表面氯离子浓度经验模型的预测结果和海洋自然暴露试验的实测数据,对比验证了所建立表面氯离子浓度计算模型的有效性和适用性,为海洋氯化物环境下混凝土结构的耐久性设计和服役寿命分析提供了重要边界条件。     

干湿交替下水分及氯离子在混凝土中传输的细观数值模拟

氯离子侵蚀已成为影响海洋及近海环境中混凝土结构耐久性的主要因素。考虑材料组成的非匀质特性,将混凝土看作由粗骨料、硬化水泥砂浆及二者界面过渡区组成的三相复合材料的细观层次方法,是开展物质传输过程研究的新途径。建立非饱和混凝土中氯离子传输的一维非线性对流扩散方程,并利用伽略金加权余数法给出了该方程的有限元形式,采用适用于物质传输的细观格构网络模型开展了水分及氯离子在非饱和混凝土中传输过程及分布规律研究,分析了干湿循环周期和循环机制对水分及氯离子传输性能的影响规律。数值计算结果表明,干湿交替下,相同的干燥时间,非饱和混凝土内水分及氯离子的侵入深度主要取决于湿润时间,而干燥时间和循环周期数则影响混凝土表层氯离子含量,并在混凝土表层10 mm处有浓度集中现象。