持载与湿热环境下ＣＦＲＰ加固高强混凝土梁结构性能研究

夏季湿热的大气环境对我国大部分地区的ＣＦＲＰ（碳纤维增强聚合物）加固钢筋混凝土结构性能 有不利影响。为探讨湿热环境与荷载耦合作用对ＣＦＲＰ加固高强钢筋混凝土梁结构性能的影响,共制作 16根ＣＦＲＰ加固钢筋混凝土梁试件,在不同温湿度环境下,对荷载与湿热环境耦合作用下ＣＦＲＰ加固钢 筋混凝土梁进行试验研究与理论分析。试验结果表明:随湿热环境作用时间增加,ＣＦＲＰ加固混凝土梁 剥离破坏界面由混凝土层逐渐转移到树脂胶层;荷载与湿热环境的耦合作用对ＣＦＲＰ加固钢筋混凝土梁 极限承载力影响较明显;湿热环境对加固钢筋混凝土梁的结构性能有不利影响。     

基于FOTP-GM(1,1)模型的聚丙烯纤维混凝土劣化过程研究

为研究西北干寒地区聚丙烯纤维混凝土建筑物受到干湿-冻融双因素耦合作用下产生的材料耐久性问题,设计室内加速试验,模拟该地区聚丙烯纤维混凝土在干湿和冻融作用下的劣化过程,并以质量损失率和抗压强度损失率为劣化指标进行研究;选用全阶时间幂灰色预测模型对抗压强度损失率变化过程进行建模,确定了对应试验工况下模型的最优结构形式。研究表明:试件的质量损失率经时变化规律为先减小、后增加、再减小直至试验结束,试件的抗压强度损失率经时变化规律为先减小、后增加直至破坏;在试验所取的纤维掺量范围内,0.9 kg/m3的纤维掺量对试件抵抗干湿-冻融破坏能力的改善效果最为明显,试验结束时该掺量下的试件还未达到破坏标准,而其他掺量下的试件均已破坏;当时间幂项阶数h=3时,全阶时间幂灰色预测模型与聚丙烯纤维混凝土劣化过程的原始数据之间的拟合度达到98%,预测值与实际值之间的相对误差低于0.15。室内加速试验和全阶时间幂灰色预测模型的结合,为混凝土结构耐久性设计及寿命预测提供了理论支持。     

地震作用下岩质斜坡破坏机制研究

以地震作用下的非贯通节理岩质斜坡为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立数值模型。数值模拟结果表明:地震作用下非贯通节理岩质斜坡的稳定系数受结构面的长度、密度、贯通率、展布方向等因素影响;节理面的位移放大效应和变形积累效应明显;岩桥的破坏在地震初期比较剧烈,之后在地震作用下继续发生破坏,在经过地震波波幅较大的波段后,斜坡的变形破坏才稳定下来;地震作用下,岩桥内部应力波动剧烈,拉剪共同作用导致了岩桥的最终破坏;层间节理位移和层间摩擦应力分布很不均匀,不同位置的节理的动力响应也有较大不同。     

不同温度条件下水工沥青混凝土抗压特性及防渗性能试验研究

为研究水工沥青混凝土在不同温度条件下的力学特性和经荷载作用后的防渗性能,在-30℃～30℃条件下对其进行了抗压试验研究,并对荷载和温度作用后的试件进行了渗透试验分析。试验结果表明:温度对水工沥青混凝土的应力-应变全曲线、抗压强度、弹性模量、峰值应变以及破坏模式等力学特性有显著影响。对比水工沥青混凝土在-30℃～30℃条件下应力-应变全曲线特点,可推断-10℃～0℃为其应力-应变特性变化的过渡温度区间。水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量随温度的升高而降低,峰值应变随温度的升高而增大。基于试验结果,本文提出的经验公式较好地反映了抗压强度、弹性模量以及峰值应变随温度变化的规律。在-30℃～0℃条件下,水工沥青混凝土的破坏模式主要为骨料开裂和沥青胶浆与骨料的黏结破坏;在10℃～30℃条件下,破坏模式主要为黏结破坏。此外,水工沥青混凝土经荷载作用后的防渗性能与温度环境有关。在10℃～30℃温度环境中,水工沥青混凝土承受7%的轴向压应变后,其渗透系数仍在10-7～10-6cm/s量级,防渗性能良好。     

岸边式溢洪道岩基抗滑稳定試驗研究

本文通过为论证某水库溢洪道抗滑稳定性所进行的现場混凝土试件与地基抗剪试验资料,研究了试件及岩体在附加应力作用下的变形、破坏形式与岩体中各结构面的相互关系. 文中首先论述了区域及建筑物地区地质条件,从研究地质构造出发,详细地调查、分析了该区各结构面的空间分布和组合关系,并找出应力場的分布形式,然后简要地叙述了试验的技术条件和方法,进而分別论述了试件及地基在垂直及水平应力作用下的空间变形特性、剪切破坏形式及其与地质因素的关系,并列出了主要的试验成果. 结语中指出,运用地质力学和岩体力学相结合的方法研究岩体的强度、变形及稳定问题,无论在理论上或实践上都具有重要的意义。     

考虑温度效应的花岗岩分数阶蠕变模型研究

温度是影响岩石蠕变特性的一个重要因素,不同温度影响下岩石蠕变行为对深部地下工程、高放射性核废料处理工程等有着显著影响,研究温度—应力耦合作用下的岩石蠕变力学行为具有重大意义。在分析20℃~300℃花岗岩蠕变试验数据的基础上,引入能反映岩石黏弹性的分数阶蠕变元件,并通过元件组合建立了考虑温度效应的花岗岩黏弹塑性蠕变本构模型,进而获得了岩石非稳定蠕变阶段前参数随温度变化的函数。同时开展了蠕变参数的敏感性分析,得到了各参数对蠕变模型的影响规律。研究表明：随着温度增加,蠕变参数的变化均会影响花岗岩进入稳态蠕变的时间,其中黏性系数影响较大。     

降雨作用下砂土河道岸坡稳定试验研究

由于砂土特殊的物理力学特性，砂土岸坡的失稳破坏过程与一般黏性土岸坡存在明显差别。以厚层砂土型河道岸坡为对象，研究不同降雨强度和岸坡坡比下的砂土岸坡变形破坏过程。共设计5组室内物理模型试验，每组试验均埋设水分计、微型孔压计、引线式温度计，并利用高精度摄像机记录岸坡变形破坏的全过程。试验结果显示：随含水率增大，非饱和砂土黏聚力呈先增后减的趋势，并具有明显的峰值，内摩擦角呈减小趋势；不同雨强及坡比情况下，砂土岸坡的变形破坏机制不同；短历时降雨会在坡体表层形成饱和区，阻止雨水的入渗，砂土层不同深度水分运移各异，雨水入渗并非单一的垂直入渗；岸坡侵蚀破坏在雨水冲刷、降雨入渗及重力侵蚀的耦合作用下发生。试验能够真实反映复杂工况下砂土岸坡的冲刷特性与坍塌破坏全过程，可为多因素共同作用下岸坡稳定分析理论与方法的建立提供参考。     

水电站厂房风罩温度应力分析

作为水轮发电机组的重要组成部分之一,风罩在水电站运行过程中承受着很高的温度应力,结构可能因此而发生破坏。采用ANSYS程序,分2种不同工况对某水电站水轮机风罩进行温度应力分析。结果表明,在最不利的荷载组合情况下,风罩出现较高的拉应力值。建议在风罩内外壁各布置1层环向筋与竖向筋,以保证结构安全。     

动态荷载作用下细观混凝土的尺寸效应研究

混凝土材料的尺寸效应问题是很复杂的但同时又非常重要。为了研究动态荷载作用下混凝土的尺寸效应,从数值试验出发,根据自行编制的程序,生成随机骨料模型,应用塑性损伤本构,数值计算了不同尺寸下混凝土的动态破坏强度。结果发现:在相同的加载速率下,随着试件尺寸的增大,材料的强度在增大,破坏位移也在增大;混凝土的动强度随应变率的增加而提高,当随着试件尺寸的增大时,其动强度的增大幅度更为明显。     

基于质量比和间隙比的相邻等高RC框架结构碰撞反应分析

地震作用下,相邻建筑结构由于明显的动力特性差异以及没有足够的间距,容易使结构遭受严重的碰撞破坏甚至倒塌。采用简化的Hertz-damp碰撞模型将相邻结构简化为带间隙的非弹性杆单元,以相邻3层RC框架结构为例,以Open Sees软件平台为依托研究结构在地震作用下的碰撞反应,分析两相邻结构在不同的间隙比和质量比工况下,地震碰撞对其结构特性的影响以及影响两相邻等高RC框架结构间地震碰撞的因素。研究表明:间隙比及质量比是影响相邻等高RC框架结构间碰撞效应的两大因素。     

暗涵墙体混凝土温度场与应力场仿真分析

为了研究暗涵墙体施工早期混凝土的开裂情况,从混凝土温度变形出发,对暗涵中墙裂缝成因进行了分析。根据稳态温度场理论,采用ANSYS有限元分析软件,混凝土热单元类型选用solid70,建立了求解中墙温度场的三维实体模型,研究了不同工况组合下的暗涵墙体温度场分布规律。根据暗涵墙体混凝土温度场进行温度应力的仿真,研究了暗涵中墙混凝土温度应力分布及变化规律。结果表明:暗涵中墙内外表面的压应力近似相等,与温度呈线性关系,中墙内外表面不存在拉应力;暗涵中墙中间截面的压应力与温度差成反比,而拉应力与温差近似成正比;最大拉应力为1.92 MPa,出现在中墙中间截面,其值在混凝土的抗拉强度范围内,故中墙几乎不会开裂。通过设置合理的边界条件与环境条件,可为相关混凝土施工温度裂缝控制提供参考依据。     

箱形渡槽越冬期间表面保温能力计算

对于寒冷地区的混凝土结构,常采用表面保温措施来防止裂缝的产生.根据朱伯芳院士提出的计算公式进行理论分析,以引洮工程柳林沟渡槽为例,分别计算不保温、采用3和5 cm厚的聚氨酯保温板3种情况下的温度变化和温度应力,并分析不同厚度保温层的保温效果.计算结果表明:箱形渡槽在越冬期间降温快,会产生可观的温度应力,需要选用合适厚度的保温材料来减小槽身表面和棱角处的温度变化和温度应力,避免槽身产生裂缝,从而影响槽身结构的整体性和稳定性.     

坝后背管运行期温度应力分析

采用ANSYS软件,针对黄河李家峡水电站坝后背管,计算分析运行期冬、夏2个特殊阶段管壁内外温降、温升作用下的温度场和温度应力,以及温度场和内水压力叠加产生的应力。夏季管腰环向温度应力反映出从内壁到外壁、由受拉到受压的变化规律;冬季管腰环向温度应力反映出从内壁到外壁、由受压到受拉的变化规律。冬夏不同的温度梯度产生的拉压应力变化使背管混凝土裂缝处于闭合、张开的交替状态,会使裂缝的分布规律与纯粹的简支梁受弯构件的裂缝分布有所不同。     

寒冷地区有保温层拱坝的温度荷载

寒冷地区拱坝的温度应力很大，温度荷载的影响往往超过水荷载，目前趋向于在坝体表面进行永久保温，以减小温度应力。采用永久保温层之后，拱坝温度荷载改变很大，因此笔者给出拱坝上下游表面有永久保温层时温度荷载的计算方法。     

某碾压混凝土重力坝温控方案优化研究

温度裂缝主要通过坝体温度控制、施工措施和结构优化来防止。结合实际工程典型溢流坝段,根据边值条件和坝体各分区混凝土热力学参数,通过稳定温度场、基础温差、层间温差和内外温差的计算,确定了坝体温度控制标准;以温控标准为依据,采用有限元法对表面保温、浇筑温度、水管冷却、纵缝设计、开浇时间、升程高度等因素进行了敏感性分析,优化了温控措施。分析表明,温控措施能满足混凝土连续上升浇筑的温度场和应力场的要求,为大坝混凝土施工提供科学的依据。     

INVESTIGATION ON PRODUCTION CASING IN STEAM-INJECTION WELLS AND THE APPLICATION IN OILFIELD

The casing damage is a serious problem when the steam-injection method is applied in the oilfields.In this work,the commercial software ANSYS is used to predict the thermal expansion and the thermal stresses of casings in steam-injection wells under different conditions,including steam channeling,well shut-in and cavitation in cement ring.The results indicate that nearly no temperature change occurs in oil-layer areas 4.0 m-6.0 m away from the casing center.When steam channeling appears,the maximum Mises stress of both the casing and the cement ring occurs on the interior wall.During the shut-in operation,while the maximum thermal expansion ocurs within the temperature-transition area,the maximum thermal stress will be on the interior wall of casing,exceeding the thermo-elastic yield ultimate stress of N80 steel.Besides,the thermal stress is much higher than the elastic strain limit if certain amounts of cavitations appear in the cement ring.Based on the results,some preventive measures against casing damage are proposed,which are verified through the successful application of TP120TH casings during well completion in Liao'he oilfield.     

水口电站明渠导墙碾压混凝土抗剪强度特性试验研究

碾压混凝土坝体中存在着众多的水平层面，而层面的各种物理力学性质比碾压混凝土本身差，在结构应力、温度应力作用下，对坝体的抗滑稳定、整体性及防渗性均可能产生不利影响。对水口电站明渠导墙不同层面碾压混凝土进行的变形性能和抗剪强度试验研究，取得了较丰富的现场资料，得到了一些感性认识。     

特殊支撑中空玻璃的柔度计算法

四边支撑外加长向跨中支撑连续中空玻璃的计算问题是现行幕墙规范无法解决的,但却在幕墙行业进行幕墙或采光顶加固补救处理中经常碰到。从理论角度探讨了这类中空玻璃受力模式,提出了中空玻璃的柔度计算法。同时结合有限元程序的使用,精确推导出外部荷载在上下两片支撑方式完全不同的中空玻璃的分配问题,为工程实践中碰到的类似问题提供理论支持。     

寒冷地区拱坝苯板保温层的效果及计算方法

寒冷地区拱坝的温度应力比南方大得多，温度荷载的影响可能超过水荷载。本文提出在拱坝下游面用苯板作永久保护层，以降低温度荷载，减小拱坝厚度、还给出了相应的计算方法，响水拱坝加固采用了苯板保温方案。     

骤然降温作用下混凝土箱形渡槽横向温度应力分析

阐述了箱形渡槽横向温度应力产生的原因,根据箱形渡槽的温度边界特点,给出了箱形渡槽骤然降温的温差分布形式,并将箱身横向温度应力分成板厚范围内非线性温差自约束应力和箱身横向框架约束应力两部分,按照温度自约束应力的平衡特点和等效线性化的原则,导出了横向自约束应力和非线性温差分布修正系数的计算公式。对深圳水库渡槽的计算表明:骤然降温作用下混凝土箱形渡槽槽身外表面将产生可观的横向温度应力,会导致槽身混凝土出现纵向裂缝,应通过施加横向预应力,提高其抗裂能力。