碾压混凝土拱坝诱导缝开裂的等效应力准则研究

通过多组不同削弱度的深埋椭圆裂缝、深埋矩形裂缝、穿透裂缝三种形式的碾压混凝土试件单轴拉伸试验结果,建立深埋矩形裂缝碾压混凝土试件的应力强度因子的近似解析表达式,考虑尺寸效应得到碾压混凝土材料的断裂韧度。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修正穿透裂缝模型和修正深埋椭圆裂缝模型,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裂缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效断裂韧度的解析表达式,应用双K断裂准则,建立碾压混凝土拱坝诱导缝开裂的等效应力准则。并将此结果应用到三维非线性应力场仿真计算中,对沙牌碾压混凝土拱坝进行非线性开裂计算分析。     

碾压混凝土坝诱导缝断裂特性试验研究与分析

目前在碾压混凝土的断裂性能研究中对三维内设非穿透矩形裂缝的应力强度因子的计算，普遍采用只是将它简单地近似成椭圆形裂缝的形式进行计算，西方通过对含有穿透形预留缝试件、非穿透椭圆形预留缝试件和非穿透矩形预留缝试件进行试验分析，对三维内设非穿透矩形裂缝的应力强度因子的计算公式进行了一定的修正，得到了更好的结果。     

碾压混凝土拱坝诱导缝及其等效应力强度

由于修建碾压混凝土拱坝的方法以及拱坝结构本身的特点,造成温度应力对结构的影响较为严重,产生的温度裂缝对拱坝坝体和结构的危害较大,所以采用人为设置的诱导缝来减弱温度裂缝对拱坝的危害。列举了诱导缝的形式以及已修建的拱坝中使用诱导缝的实例,讨论了拱坝诱导缝的等效强度以及混凝土断裂实验的有关内容,为诱导缝相关问题的进一步研究提供了参考。     

碾压混凝土诱导缝断裂性能试验分析

针对多种因素可能对诱导缝开裂产生的影响,进行了碾压混凝土单向间隔诱导缝和双向间隔诱导缝轴拉试验.通过对试验结果进行分析,得到了诱导缝等效强度与诱导片数量及削弱度的关系.通过荷载位移和荷载应变曲线对碾压混凝土诱导缝断裂扩展规律进行了分析,得到了诱导缝由起裂向稳定扩展临界荷载在最大荷载的50%～60%之间等结论.     

北京工人体育场超长混凝土结构温度效应和S形弯折钢筋诱导缝研究

北京工人体育场室外看台和檐口环梁周长约800 m,复建时取消了温度伸缩缝设计,属于超长混凝土结构。考虑了不同后浇带封闭时间的影响,对体育场看台温度作用进行了分析。采用温度诱导缝措施,引导结构在诱导缝处开裂,进一步释放温度应力。针对常规诱导缝构造钢筋不连续、施工复杂的问题,提出了一种配置S形弯折钢筋的混凝土诱导缝构造,确定了诱导缝布置最大间距计算方法,并对诱导缝位置的S形弯折钢筋进行实地测量研究。结果表明：诱导缝处混凝土在温度应力作用下首先开裂,能起到进一步释放温度应力的作用;诱导缝处钢筋有更大的变形需求,配置S形弯折钢筋能充分利用其变形能力,且该诱导缝施工方便。     

不同型式的碾压混凝土拱坝诱导缝开裂试验研究

根据多组不同削弱度的深埋矩形裂缝和穿透裂缝的碾压混凝土试件单轴拉伸试验结果,建立了试件等效强度和面积削弱度的关系,试验结果表明,碾压混凝土材料的断裂韧度和抗拉强度的比值同常态混凝土基本相同,相同削弱度的矩形预留缝试件的等效强度比穿透裂缝试件的等效强度低4％～8％左右。因此,碾压混凝土拱坝诱导缝建议选用问断矩形型式。     

浅析水泥混凝土路面的裂缝

通过对水泥混凝土路面裂缝的概述,分析了路面开裂的机理,提出了防止水泥混凝土路面开裂的技术措施,根据温度应力不超过混凝土早龄期强度的原理,提出用板温控制锯缝时机的方法,以达到控制路面开裂的目的。     

碾压混凝土拱坝诱导缝的半解析有限元计算

在碾压混凝土诱导缝缝端建立奇异超级解析单元，将该解析元与有限元相结合，在单裂纹平面半解析有限元基础上，建立了多裂纹平面半解析有限元程序，计算了碾压混凝土三点弯曲梁断裂参数和拱坝诱导缝等效强度随高程、缝大小和间距等的变化情况，并同其他文献结论和计算模型进行了对比和验证。     

混凝土长墙受端部约束的裂缝计算与控制方法

混凝土地下结构墙体的开裂现象较为普遍,裂缝控制难度大。目前,王铁梦的混凝土长墙模型广泛应用于裂缝控制。王铁梦模型仅考虑墙体受到地基约束,即假设墙体端部是自由的,并用实际位移计算裂缝宽度,导致墙体裂缝间距和裂缝宽度的计算结果相对于实际结果明显偏大,需要人为修正结果。笔者提出,混凝土地下结构墙体开裂严重的主要原因是墙体同时受到地基约束和端部约束的作用。据此,在王铁梦模型的基础上加入墙体端部约束条件,推导出裂缝间距的计算公式,并用约束位移计算裂缝宽度。该方法能直接得到符合工程实际的墙体裂缝间距和裂缝宽度的计算结果,为墙体裂缝控制提供了理论依据。笔者指出,墙体裂缝控制的最有效方法是诱导缝方法,给出了在墙体分段设置诱导缝的间距原则,并要求在诱导缝处将墙体水平钢筋完全断开,以消除墙体端部约束。通过工程实践验证了所提出的墙体裂缝控制方法的有效性。     

结合工程实例探讨混凝土无裂缝技术

通过对混凝土温度应力的成因及后果分析,有针对性地将补偿收缩混凝土、无粘结预应力钢筋等技术及控制裂缝施工措施综合应用于本工程,基本上解决了超长建筑物不设缝,混凝土不开裂的难题。     

闸坝冲沙闸闸墩施工期温度与应力仿真研究

针对闸坝冲沙闸闸墩尺寸大,混凝土强度等级高,底部约束作用强等特点,以温控为目的,开展闸墩混凝土结构施工期温度和应力的计算机仿真研究。以某闸坝工程为例,对冲沙闸闸墩结构进行三维有限元模拟,采用不稳定温度场和应力场的有限单元法进行仿真计算,并对其施工全过程的温度及应力变化规律与分布特点进行分析。结果表明:在底板强约束作用下,冲沙闸闸墩混凝土施工期在距离厚底板一定范围内产生了较大的拉应力,易引起结构开裂,建议在施工期采取相应的温控防裂措施。     

官地水电站大坝碾压混凝土施工技术

官地水电站大坝最大坝高168 m。本文围绕碾压混凝土施工的施工布置、工艺方法及温控措施等方面,阐述了官地水电站大坝碾压混凝土施工的主要特点及采取的施工技术,希望能为其他类似工程提供借鉴及参考。     

Study on coupled seepage and stress fields in the concrete lining of the underground pipe with high water pressure

When an underground pipe works in high water pressure, cracks often occur in the concrete lining and cause the inner water flowing out to the rock mass. For simulating the hydraulic–mechanical interaction in the process of cracking, a coupling method which based on the three-dimension elasto-plastic finite element method (FEM) is proposed in this paper. The coupling principle can be described as follows: the change of stress field leads to the change of permeability coefficient and the redistribution of the seepage field; the new seepage field will produce new seepage force and lead to the change of stress field. The crack expansion and its influence on the seepage and stress fields are studied in paper. As an engineering example, the coupling model is applied in the structural analysis of the lower bifurcated pipes and the surge chamber of Xiaowan Hydropower Station in China, and the computation results show the coupling method is reasonable.     

大体积混凝土水化热温度场数值模拟

水泥水化热导致大体积混凝土开裂的现象在工程中不容忽视。结合云南糯扎渡水电站大坝心墙区垫层混凝土施工,应用有限元软件ANSYS对整个计算过程进行较为全面的分析和介绍,对大体积混凝土在浇筑后30d龄期内的温度场进行模拟,计算混凝土内部及表面温升曲线。在此基础上采用铺设冷水管的温控措施,有效控制了混凝土内部最高温度及内外温差,达到了防止出现温度裂缝的目的。     

碾压混凝土施工技术在龙华口水电站中的应用

对碾压混凝土以及碾压混凝土坝施工作了概述,结合龙华口水电站枢纽工程概况,介绍了碾压混凝土施工技术在该工程中的应用,将碾压混凝土施工技术要点进行了全面论述,以期为类似工程积累经验。     

不对称发育深卸荷地质力学模式

揭示不对称发育深卸荷空间分布规律、变形破坏类型及地质力学模式。以白鹤滩水电站深卸荷为典型实例,基于现场调查、精细描述,分析深卸荷空间分布特征、变形破坏特征、变形破坏类型,结合河谷演化历史,揭示深卸荷岩体能量演化过程,从能量存储、释放角度建立不对称发育深卸荷地质力学模式。研究表明：深卸荷分布于距边坡表面水平、垂向深度均为50～150 m空间范围,均处于历次谷底高应力集中影响范围;深卸荷变形破坏类型可划分为3类：继承性拉张型、新生性张剪型与错动扩展型;偏移-下切河谷演化使左岸岩体经历多次循环加卸载过程,能量演化过程具有区别于右岸的三高特点：储存量高,耗散量高,强度劣化程度高,这是深卸荷不对称分布的根本原因;深卸荷地质力学模式可概括为先期沿结构面与岩桥拉裂,以及后期沿缓倾角错动带产生的滑移-拉裂;深卸荷形成过程可概括为3阶段：损伤加剧与强度劣化阶段、局部拉应力形成阶段、错动扩张阶段。     

莲花台大坝碾压混凝土施工关键技术

莲花台水电站主坝为碾压混凝土重力坝,坝址地形与地质条件复杂。混凝土的运输,既要适应峡谷的地形条件,又要适应碾压混凝土的特性。结合工程实际,大坝施工按高程分别采用自卸汽车直接入仓、满管溜槽+仓内自卸汽车倒运、皮带机+布料机组合入仓方式作为坝体混凝土浇筑方案。通过优化混凝土配合比设计,严格控制混凝土施工工序,并加强混凝土的温度和裂缝控制,确保了工程质量。     

ABAQUS在高拱坝浇筑仿真分析中的应用

依据某常态混凝土高拱坝的详细施工进度和监测资料,以该拱坝单个典型坝段为研究对象,利用有限元软件ABAQUS所提供的子程序接口,编制水化热、水管冷却子程序及混凝土变弹模本构模型,对拱坝施工期全过程进行仿真计算。重点分析施工过程水泥水化热、水管冷却、变化弹性模量等因素对混凝土浇筑过程的影响,比较形象地反应施工过程中混凝土温度场及温度应力场的分布情况,验证该子程序的正确性及准确性。     

峡谷地区水电工程高边坡的稳定性研究

结合锦屏一级水电站进水口高边坡的稳定性研究，进一步总结了高山峡谷地区水电高边坡的研究方法。在现场地质条件调查的基础卜对工程高边坡的破坏模式进行判断，以采取相应的计算分析方法。高山峡谷地区边坡稳定性受地貌的影响明显，因此稳定性分析模型必须真实反映研究区的地形地貌特征，建立精确的计算模型。计算分析中采用多种方法相互印证，相互补充。经过多种手段的计算研究，结果表明，锦屏一级水电站进水口边坡整体稳定，但在边坡上部的2（6）层中需采取一定的支护措施。由此不仅可以保证锦屏一级水电站的工程安全，且为高山峡谷地区类似的水电工程高边坡的稳定性研究提供了可借鉴的经验和方法。     

高拱坝坝肩坝基整体稳定地质力学模型试验研究

锦屏一级水电站是雅砻江干流上的重要梯级电站。工程主要开发任务是发电，同时还兼有拦沙、防洪、蓄能作用。该工程大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高305m，为目前世界上最高拱坝。坝址区地质构造复杂，两岸谷坡为近千米的高陡边坡，两坝肩岩体内存在断层、煌斑岩脉、层间挤压带、深部裂隙等各类软弱结构面，对拱坝坝肩坝基稳定带来不利影响。采用三维整体地质力学模型试验研究方法，研究了锦屏一级高拱坝坝肩坝基的整体稳定性。试验中充分考虑了影响坝肩坝基稳定的各种因素，既考虑拱坝上游超载情况，同时还重点模拟两坝肩岩体中软弱结构面强度弱化的影响，为此研制了适合该工程的变温相似材料及试验模拟新技术，并在一个模型上进行了强度储备与超载相结合的综合法试验。通过试验获得了坝肩坝基的变形及分布特征、失稳的破坏形态和破坏机理，确定了拱坝坝肩坝基整体稳定安全度为4．7～5．0，评价了工程的安全性，并针对坝肩的薄弱环节提出了加固处理措施建议。