利用ABAQUS分析混凝土面板堆石坝非线性应力与应变

利用通用有限元分析系统ABAQUS的用户子程序,实现了Duncan-Chang模型的开发.对某混凝土面板堆石坝(CFRD)进行了填筑与蓄水过程的应力与变形的三维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和面板的应力与变形、垂直缝和周边缝沉陷、剪切和张开变形等结果,可为坝体断面优化分区、接缝止水设计提供重要参考依据.同时表明:充分利用ABAQUS已经具备的非线性分析功能,二次开发是完成混凝土面板堆石坝三维非线性应力应变分析的有效解决方案.     

300m标准面板堆石坝预沉降速率特性

采用高围压下的幂函数流变模型对不同预沉降周期下的300m标准面板坝进行应力、变形分析,在考虑经济性和安全性的要求下,对比和分析不同预沉降速率下的堆石体后期变形、面板应力变形和周边缝变形,提出可操作的变形量化控制的新特性,对300m级高混凝土面板堆石坝变形量化控制指标的确定具有一定的参考意义.结果表明,流变变形对300m标准面板坝具有重要影响,在不考虑河谷形状和坝坡因素的影响下,堆石体预沉降速率为4mm/月,预沉降周期为6个月,可显著减小堆石体后期变形,且明显改善面板应力变形性态和周边缝的变形;对于300m标准面板坝,周边缝的剪切、沉陷和张开值偏大,需采取合理的工程措施减小周边缝变形,或改进止水结构,提高其安全标准.     

抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝应力变形分析

为了研究抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝不均匀沉降和面板挤压破坏,为设计和施工提供理论指导,对天池抽水蓄能电站混凝土面板堆石坝进行三维有限元应力变形分析,堆石料的本构关系采用邓肯-张E-B(ElasticBulk)模型,建立混凝土面板子模型结构,采用无厚度的三维非线性面-面接触摩擦单元来模拟面板与垫层之间的接触、面板竖缝和周边缝。计算结果表明,坝体竣工期和蓄水期的沉降变形分别占坝体高度的0.63%和0.66%,坝体的整体应力变形符合一般规律;面板蓄水期最大挠度为40.8 cm,大致与坝体上游坝面位移相契合;面板竖缝和周边缝的整体变形量都不大,可以保证止水安全正常工作。对不同的面板竖缝填缝材料和宽度进行对比分析,建议采用较软的填充材料以改善面板轴向压应力,采用较大的竖缝宽度以改善面板顺坡向拉应力。     

多折点折线形混凝土面板堆石坝三维有限元分析

对坝轴线呈连续多折点的折线形面板堆石坝进行了分析,探讨了应力变形特性和规律,比较了其与普通直线型面板坝的差异.基于某多折点凸向下游的折线形面板堆石坝,采用三维有限元软件建立坝体模型和面板子模型,分析了坝体和面板的应力变形、结构缝变形与折线体型的关系以及上宽下窄的异型面板对面板应力的影响.研究结果表明:坝轴线折线形布置,相邻面板形成坝轴向交角,使得转折部位面板轴向应力由高压应力转为低压应力甚至拉应力,面板垂直结构缝由压性缝转变为张性缝;上宽下窄的异型面板使得面板底部顺坡向拉应力分布范围增大.     

小河面板堆石坝应力与变形分析

采用邓肯模型对小河面板堆石坝竣工期和蓄水期进行了三维有限元计算,接触面用弹粘塑性本构关系的节理单元进行模拟,分析了不同时期坝体及面板的应力变形情况.计算结果表明,坝体最大横断面的最大沉降值约为坝高的0.54%,面板周边缝位移的绝对值都小于8 mm,大坝应力变形满足安全要求.     

江坪河水电站混凝土面板堆石坝三维有限元分析与面板裂缝控制

裂缝是制约面板堆石坝推广的重要控制因素之一.针对可能导致面板出现裂缝的各种因素,结合江坪河面板堆石坝实际工程,建立包含面板、堆石体和岩基的三维数值分析模型,采用邓肯-张E-B模型模拟堆石体的应力应变关系,对竣工期与运行期的面板、周边缝的应力与变形展开研究,并对邓肯-张E-B模型中的关键控制材料参数进行了敏感性分析.结果表明:参数n、m对堆石体和面板的变形及应力影响较小,而Rf和k产生的影响较大.因此,堆石体选料应该级配合理,碾压应充分,保证坝体填筑均匀上升,加速竣工期沉降,减少蓄水后的变形量,避免蓄水后的堆石体和面板产生过大的沉降以及出现裂缝.     

高碾压混凝土拱坝结构特性试验研究

本文结合沙牌碾压混凝土拱坝坝体设置三条诱导缝，坝体设置周边应力释放缝，坝体不设缝的三种情况，进行了整体结构模型试验。分析了坝体的应力、变形及破坏特性，为工程的设计和施工提供了参考依据．     

某水电站面板堆石坝三维有限元变形分析

旨在给面板堆石坝的设计提供有效的技术参数,提出了科学合理的坝体分区以及面板与分缝的结构形式,数值模拟了面板堆石坝三维渗流问题,利用邓肯-张E-B模型,基于有限元分析软件ANSYS提供的二次开发程序,分析了混凝土面板堆石坝竣工期和蓄水期的应力变形.计算结果表明:蓄水期坝体最大横断面最大计算沉降约为147.5cm,约为坝高的1.2%,坝体最大主应力约为2.33 MPa,面板的挠曲变形最大值约为14.88cm,坝体的应力和变形以及面板的变形均较小;岸坡地形对坝体和面板的应力变形有着明显的影响,右岸陡边坡及凸山梁,引起坝体和面板的变形梯度均较其他部位大.运用ANSYS模拟面板堆石坝三维渗流的应力应变合理可行.     

大角度折线型高面板堆石坝三维数值模拟分析及应用

对大角度折线型高混凝土面板堆石坝进行系统的研究,探索其受力变形规律,有利于进一步提高混凝土面板堆石坝的筑坝技术,同时拓宽混凝土面板堆石坝的应用范围。以某拟建工程为例,采用三维非线性有限单元法,建立折线型面板堆石坝的数值模型,分析其坝体及面板的应力、应变变化规律,研究折线型坝体结构与面板结构缝变形之间的非线性关系。研究结果表明:采用三维非线性有限单元法进行折线型混凝土面板堆石坝整体性能研究是可行的;折角两侧的坝体沿坝轴线方向具有向折点部位偏移的趋势;在坝体变形的带动下,两侧面板的水平向拉应力和结构缝张开变形增大;重点提高堆石体力学性能,以及利用转角布置的灵活性优化整个大坝的布置条件,可有效地提高折线型面板堆石坝运行的安全性。     

宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝防渗面板分缝研究

建立了宝泉抽水蓄能电站浆砌石重力坝坝体上游混凝土防渗面板分缝三维有限元计算模型．计算仅在温度荷载作用下,防渗面板不同分缝情况下的应力情况,得出防渗混凝土面板不同分缝宽度的合理性,为设计提供依据。     

Experimental Studies on Seismic Behavior of Exterior SRUHSC Joints

钢骨超高强混凝土边节点抗震性能试验研究

刘 伟,贾金青

（大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连,116024）

创新点说明：

1)研究了轴压比对钢骨超高强混凝土边节点破坏形态的重要影响,随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)研究了不同轴压比下钢骨超高强混凝土边节点抗震性能,包括承载力、延性、剪切变形、应力应变,在此基础上,提出了钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值。

3)提出了钢骨超高强混凝土边节点轴压比限值下的最小配箍率。

研究目的：

主要解决钢骨超高强混凝土边节点抗震设计问题,提出这种新型结构体系的轴压比限值及最小配箍率。

研究方法：

开展了钢骨超高强混凝土边节点的低周往复试验研究,使用IMC数据采集系统采集数据,节点核心区采用LVDT测量剪切变形,并进行理论分析。

结果：

1)随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)当轴压比提高80%时,构件的延性系数下降57%。

3)当试验轴压比小于0.38时,提高轴压比能提高构件的初始刚度,而当试验轴压比超过0.38时,提高轴压比导致初始刚度下降,且刚度急速退化。

4)当试验轴压比小于0.38时,提高轴压比能提高构件的承载力,而当试验轴压比超过0.38时,提高轴压比承载力反而降低。

5)提出钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值0.38（设计轴压比0.65）,及对应的最小配箍率。

结论：

1)研究了轴压比对钢骨超高强混凝土边节点破坏形态的重要影响,随着轴压比提高,破坏形态由梁塑性铰延性破坏变为节点核心区剪切破坏,当轴压比超过试验轴压比0.38,破坏形态转变为小偏心受压破坏。

2)研究了不同轴压比下钢骨超高强混凝土边节点抗震性能,包括承载力、延性、剪切变形、应力应变,在此基础上,提出了钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值。

3)提出钢骨超高强混凝土边节点的轴压比限值0.38（设计轴压比0.65）,及对应的最小配箍率。

关键词：边节点,钢骨超高强混凝土结构,钢骨,轴压比

     

轻型木结构中覆面板钉连接承载性能试验研究

通过对222个采用中国产圆钢钉制作的轻型木结构覆面板钉连接试件进行单调加载试验,研究了它们的承载性能。试验结果表明,钉连接发生模式M-c1屈服、覆面板断裂、覆面板剪坏、规格材撕裂和钉子穿透等5种破坏;直钉连接的承载力比斜钉高,而两者刚度基本相同;覆面板主方向与规格材木纹夹角对钉连接承载力和刚度的影响很小;荷载方向与规格材木纹夹角影响钉连接的刚度,但不影响其承载力。通过与欧洲木结构设计规范钉连接计算公式的分析对比,获得了符合中国轻型木结构覆面板钉连接的刚度计算公式,为计算分析剪力墙和横隔（楼盖和屋盖）的抗侧力性能提供参考。     

现浇钢筋混凝土框架施工缝抗震性能试验

为了研究施工缝对结构构件抗震性能的影响,对带有施工缝的两层两跨钢筋混凝土框架的抗震性能进行了低周反复试验研究.将整浇框架作为对比试件,对框架的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及残余变形进行了对比分析.结果表明,带有施工缝的框架位移延性系数低于整浇框架约11%,有施工缝框架的相对变形大于整浇框架约4.1%～5.1%;当施工缝不认真处理时,会在框架中形成薄弱跨.施工缝对结构的承载能力和刚度退化影响不显著.     

大板结构的强水平缝弱竖缝的抗震方法研究

本文结合本地区大板结构的工程实践对“强水平缝弱竖缝”的抗震方法进行了分析研究。本文利用变分原理提出了基于连续剪力介质的微分方程的方法，分析了弱竖缝大板结构的自由振动规律和特点。文中还利用里兹法推出用于估计基频的近似公式。最后，用ＳＡＰ程序完成了典型结构的地震反应计算，并提出一些建议。     

某综合楼现浇坡屋盖结构工程事故分析与加固补强

分析了某底框综合楼坡屋盖产生裂缝的原因：补偿收缩砼的配筋设计不妥；计算模型与实际受力不符；构造措施不当；结构体系空间温度变形；构件刚度不足；施工缝设置和处理不当；分布筋间距过大；板钢筋位置不当；砼水灰比过大；模板、支撑不善；砼初凝受振；施工养护不当．因此，必须对结构设计和施工进行全面的控制，提高砼的密实性，控制砼内部裂缝的产生．根据不同裂逢分布情况，采用在贯穿裂缝部位局部补强加固和在坡屋盖板上做整体式现浇叠合板补强相结合的方案，达到了设计的效果。     

自密实混凝土框架节点抗震性能研究

目的分析自密实混凝土框架节点在不同轴压比、配箍率情况下的抗震性能,为制定自密实混凝土框架节点抗震设计规程提供依据．方法采用低周反复循环加载的方法,进行了5个不同构造的自密实混凝土框架中间层中节点和一个普通混凝土框架中间层中节点的试验,获得梁外端竖向荷载与梁端挠度的P-△滞回曲线．结果分析了自密实混凝土框架节点的滞回规律,得到了框架节点的延性、耗能、强度及刚度退化的规律,适当增加配箍率和轴压比可提高自密实混凝土框架节点的承载力．结论自密实混凝土节点的破坏过程与普通混凝土节点相似;适当增加轴压比与体积配箍率对自密实混凝土框架节点的延性、耗能、强度及刚度退化等性能有利;自密实混凝土框架节点抗震性能比普通混凝土框架节点差．     

钢筋混凝土框架节点的抗震加固

框架节点不仅是钢筋混凝土结构抗震的一个薄弱环节，也是结构设计、施工的一个薄弱环节。通常的节点增大截面加固法是连同框架柱一起进行的。本文针对一个实际加固工程，提出了仅对节点区增大截面的加固方法，并建议了相应的节点承载力计算公式。     

大体积混凝土温度裂缝的成因、特点及控制

分析了水利水电工程中大体积混凝土温度裂缝的成因、危害及特点，从设计、施工和监测3个方面提出了预防和控制大体．积混凝土温度裂缝的技术措施。     

A generalized plasticity model for the stress-strain and creep behavior of rockfill materials

The generalized plasticity constitutive equations that simulate, in a unified manner, the stress-strain response and the creep behavior of rockfill materials are derived using the concept of elastoplasticity. A single yield surface is assumed to capture the onset of plastic strains with, however, two separate potential functions for the stress-induced plastic strains and the creep strains,respectively. The involved tensors and scalars are then specified directly, following the generalized plasticity method, to substantiate the constitutive equations. The model thus obtained is verified using triaxial compression experiments, true triaxial experiments and triaxial creep experiments. The effectiveness of the model is also demonstrated by a successful application in studying the behavior of a high concrete face rockfill dam(CFRD). It is found that for a high CFRD with a long construction period, neglecting the creep of rockfill materials during construction results in an underestimation of the deformation of the dam.The deformation and stress of the concrete slabs may also be considerably underestimated.     

钢管混凝土双肢柱与钢梁刚性节点的试验研究

本又用试验验证厂钢管混凝土双肢柱刚性节点的弯矩按刚度分配的原则,从理论和实验上研究了宽翼缘加强环肋板式钢管混凝土刚性框架节点的工作性能,分析了它的工作机理及强度和刚度特性,确定了它的最危险截面位置并提出了简化设计方法,便于工程中应用。