考虑接触行为的U型渠道冻胀数值模拟

U型衬砌渠道具有良好的整体性和冻胀适应性,但在冬季仍极易因土体冻胀而导致破坏。考虑渠基冻土与衬砌接触面冻结的非线性特性和冻土、混凝土材料的塑性特征,建立能分析渠道基土与衬砌间挤压、脱开及滑移等接触力学行为的渠道冻胀破坏热力耦合数值模型。以宝鸡峡灌区塬下北干渠为原型渠道,按照模型是否考虑接触分别进行冻胀数值模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:考虑接触的模型模拟结果与原型实测值更相符,更能合理地解释U型渠道冻胀在渠底与阴坡衔接处冻胀量最小;考虑接触的混凝土塑性应变最大值是不考虑接触时的3.76倍;考虑接触的法向冻胀力和切向冻结力更均匀,最大值均减少1.5~3.0倍,应力集中现象减弱,更能反映混凝土衬砌板与渠基土之间的滑移变形与破坏准则的相互作用。研究结果为U型衬砌渠道冻胀破坏规律提供了分析方法。     

聚丙烯纤维对补偿收缩混凝土力学性能的影响

为了探究聚丙烯纤维对补偿收缩混凝土的强度和限制膨胀率的影响规律,通过对不同聚丙烯纤维掺量的补偿收缩混凝土与基准混凝土的对比试验,测出了不同聚丙烯纤维掺量下的补偿收缩混凝土的强度和限制膨胀率值。与基准混凝土测得的强度和限制膨胀收缩率值对比,得出了能使补偿收缩混凝土达到最大膨胀率和最大劈裂抗拉强度的聚丙烯的最优掺量为1.575 kg/m3,同时随聚丙烯掺量增加,补偿收缩混凝土的强度和限制膨胀率先增大后减小。     

苯板保温在混凝土衬砌渠道中的应用及数值模拟

目前聚苯乙烯板已作为渠道衬砌保温材料（苯板）被广泛使用, 但在施工时还不能科学地确定渠道不同位置的苯板铺设厚度。针对在内蒙古河套地区进行的渠道衬砌防冻胀现场试验,采用有限元分析软件ANSYS分析了不同厚度的保温板对渠系建筑物的温度场、位移场的影响,得到渠道不同位置处的冻胀量,并将其与实测数据比较,结果较为一致。通过综合分析,对重粉质壤土渠道给出了渠道不同部位合理的保温板铺设厚度,从而为渠道保温板施工提供了技术支持。     

基于数字图像处理的混凝土细观有限元建模

将混凝土看成由水泥砂浆、粗骨料及两者之间的界面组成的三相复合材料。采用MATLAB图像处理工具,选取窗口大小为5×5的像素矩阵对二值图像进行中值滤波处理,然后以结构元素形状为disk、结构半径为2的像素矩阵进行图像形态学处理,最后对图像进行边缘检测以提取二维混凝土骨料边界。基于8连通区域的图像轮廓跟踪算法,运用几何矢量转换技术得到混凝土细观结构图,并在有限元软件ANSYS中对细观数值模型进行了加载试验。结果表明,用该方法得到的细观数值模型与原图像吻合好,可真实地研究混凝土在宏、细观方面的力学性能。     

水泥基土壤固化剂固化土的微观结构特征

采用扫描电镜和能谱分析测试手段,对水泥基土壤固化剂固化土的微观结构和固化剂的水化产物进行了研究.结果表明:水泥基土壤固化剂水化产物包括水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、氢氧化钙、碳酸钙、三硫型水化硫铝酸钙(AFt)等物质,其中C-S-H凝胶、AFt是构成固化土强度的主体;六方棱柱状的AFt晶体和纤维状的C-S-H凝胶(Ⅰ)纵横交替搭接成网状结构,插入或填充于土颗粒孔隙之中;网络状或其他形状的C-S-H凝胶附着在土颗粒表面并将其包裹起来,或将相近的土颗粒黏结起来.水泥基土壤固化剂水化产物的填充、挤密、黏结等作用,使呈松散状态的土颗粒逐渐成为较致密的整体,从而改善了土体的工程技术性能.     

减缩材料对特细砂泵送混凝土干燥收缩的影响

通过混凝土干缩试验,研究了粉煤灰、聚丙烯纤维和膨胀剂等3种常见减缩材料对特细砂泵送混凝土不同龄期干燥收缩的影响。试验结果表明:分别掺加粉煤灰、聚丙烯纤维和膨胀剂均能不同程度地降低特细砂泵送混凝土的干缩率,且降低作用随着掺量增加、龄期增长而增大。粉煤灰能延缓干燥收缩的发展,在60~90 d龄期内降低作用明显;聚丙烯纤维掺量在0.8 kg/m3时对干燥收缩影响效力最大;膨胀剂通过早期膨胀补偿抑制了干燥收缩,且其效果在湿度较大环境下更好。     

带横向自压管道的开敞式调节池体型优化

调节池与泵站进水池相似,具有调节流态的功能等,但传统泵站进水池的出水管多为竖向布置且靠外力吸水,而调节池出水管横向布置且依靠水流自身重力出流。为此,基于FLUENT平台,采用雷诺时均N-S方程、VOF模型及RNGκ-ε湍流模型,通过单因素控制法研究了调节池的几何参数变化(调节池长宽比、调节池宽度、出水口边壁形状)对调节池出水管断面水力性能的影响。结果表明,当调节池长宽比为7、池宽为6 m、出口壁面为带有圆角的矩形时水力性能最优。     

基于图像处理技术的粗骨料形状特征对自密实混凝土工作性的影响研究

为研究球体率作为粗骨料形状特征的定量评价指标的可行性,基于图像处理技术,应用Image-Pro Plus软件测定了四组形状特征不同的粗骨料球体率,在粗骨料级配不变的前提下,研究了球体率对粗骨料堆积空隙率与自密实混凝土工作性的影响.结果表明,不规则粗骨料颗粒的含量与粗骨料球体率呈正相关关系;当粗骨料球体率从0.5240增大到0.5922时,粗骨料堆积空隙率呈先减小后增大的趋势,自密实混凝土的坍落扩展度逐渐增大,T500逐渐减小,间隙通过性能与抗离析性能逐渐提高.通过建立粗骨料球体率与自密实混凝土工作性的定量关系式,能够确定满足一定工作性要求的球体率,进而达到控制粗骨料质量的目的.     

基于CT图像的细观混凝土孔隙缺陷研究

将混凝土看作由骨料、砂浆、界面和孔隙缺陷组成的细观非均质材料,借助计算机断层扫描(CT)技术,建立了考虑孔隙缺陷相的细观混凝土模型,对有、无孔隙缺陷情况下混凝土的受拉破坏过程及应力集中的大小与分布进行了对比分析,研究了孔隙缺陷的面积统计分布规律.结果表明:孔隙缺陷的存在会增强混凝土材料的整体非均质性和拉应力分布的非均匀性,导致明显的应力集中;孔隙缺陷面积的分布规律基本符合Lognormal概率分布规律.