玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

为探究掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,在混凝土试件中分别掺入体积掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维,以试件的外观、质量损失率和抗压强度为主要评价指标,进行了不同侵蚀环境下玄武岩纤维混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能试验研究。研究结果表明:体积掺量为0.2%的试件在质量损失率、抗压强度方面表现最佳,而体积掺量为0.1%的试件抗折强度增幅最大;干湿循环条件下试件的外观、质量和抗压强度波动幅度较自然侵蚀环境下更大,且干湿周期越短侵蚀程度越严重;试件的微观结构分析发现,侵蚀前混凝土试件内部因水泥水化作用,存在少量C-S-H(水化硅酸钙)、Ca(OH)_(2)等水化产物,掺入玄武岩纤维后使混凝土内部黏结十分紧密,试件内部裂缝发育较缓,减少了侵蚀产物的生成,一定程度上提高了混凝土的力学性能。

玄武岩纤维对混凝土抗冻性能的影响

为研究玄武岩纤维掺量对混凝土抗冻性能的影响及作用机理,开展了快速冻融试验和微观孔隙试验,研究了4种不同玄武岩纤维体积掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%)混凝土冻融循环过程中的外观、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度、抗折强度、冲击弹性波波速损失率及气泡特征参数的变化规律,并通过灰熵分析法对玄武岩纤维改善混凝土性能的微观机理进行了研究。结果表明:混凝土各项性能随着冻融循环次数的增加而逐渐降低;掺加玄武岩纤维能够提高混凝土抗冻性能且存在最优掺量;玄武岩纤维混凝土宏观性能的改变与气孔比表面积、含气量、弦长>200 nm气孔频率等微观孔隙参数之间呈一定的相关性;玄武岩纤维掺量为0.2%时对混凝土抗冻性能的改善效果最佳。

直接计算应力强度因子的扩展有限元法

系统地给出了直接计算应力强度因子的扩展有限元法。该方法以常规有限元法为基础,利用单位分解法思想,通过在近似位移表达式中增加能够反映裂纹面的不连续函数及反映裂尖局部特性的裂尖渐进位移场函数,间接体现裂纹面的存在,从而无需使裂纹面与有限元网格一致,无需在裂尖布置高密度网格,也不需要后处理就可以直接计算出应力强度因子,并且大大简化了前后处理工作。最后通过两个简单算例验证了该方法的精度,分析了影响计算结果的因素,并与采用J积分计算的应力强度因子作了对比,得出了两种方法计算精度相当的结论。

重力坝水力劈裂分析的扩展有限元法

水力劈裂是高坝在高水压作用下发生破坏的主要诱因之一。针对常规有限元法分析水力劈裂问题存在的缺点,研究了采用新兴的扩展有限元法(XFEM)进行重力坝水力劈裂数值模拟的方法。通过建立考虑裂纹面水压力作用问题的虚功原理,推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的有限元列式;给出了反映裂纹面不连续性的不连续函数数值积分方法、开裂判断准则、应力强度因子的积分方法以及裂纹面扩展过程模拟方法,从而给出了模拟裂纹面有分布水压力载荷作用的水力劈裂问题扩展有限元实现方法。最后通过向家坝重力坝坝踵水力劈裂数值分析,展示了该方法的可行性和优越性。算例表明应用扩展有限元法进行水力劈裂分析可克服常规有限元法的缺点,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,极大地简化了前处理工作。

扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究

扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。

基于XFEM的混凝土开裂数值模拟研究

扩展有限元法(XFEM)是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行混凝土开裂、裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了含初始裂纹的混凝土试件和重力坝的开裂扩展过程,分析了其位移、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在裂纹扩展分析中的独特优势。

屈服准则对土质边坡稳定安全度计算的影响分析

分析了在应用有限元强度折减法计算土质边坡稳定安全度时,屈服准则对计算结果的影响。Mo-hr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则是岩土工程中较常用的屈服准则,计算结果表明Mohr-Cou-lomb准则得出的安全度偏小,Drucker-Prager准则与参数α和k的选取直接相关,其中用Mohr-Cou-lomb内接圆及等面积圆得出的安全度比较合理;统一强度理论可以考虑岩土材料的中间主应力效应及拉压差效应,在边坡稳定分析中可以发挥材料的承载潜力。

屈服准则对边坡稳定有限元分析的影响研究

采用Mohr-Coulomb和Drucker-Prager准则分析了应用强度折减法进行边坡稳定有限元分析时屈服准则对计算结果的影响。分析表明,屈服准则对边坡稳定有限元分析结果影响显著,不同屈服准则计算的边坡位移场和应力场有显著差异。其中,Mohr-Coulomb准则计算的安全度偏小,但内接圆及等面积圆得出的安全度较合理,Drucker-Prager准则与参数α和k的选取直接相关。该研究结果可为边坡稳定有限元分析合理选用屈服准则提供理论依据。

高拱坝稳定安全度研究综述

针对我国西部兴起的高拱坝建设热潮,对目前高拱坝稳定安全度的分析方法进行了总结,主要方法有柔度系数法、安全系数法、可靠度方法和模型试验法。总结了拱坝的失效模式和失稳判据;对工程中最常用的安全系数法,系统阐述了计算安全度的数值方法和最新进展;得出拱坝安全度控制标准由局部安全度向整体安全度转变、安全度分析方法由确定性方法向不确定性方法发展的结论,另外常规的拱坝稳定数值分析方法如刚体极限平衡法和有限元法得到不断完善,新型数值方法在拱坝稳定分析中也有很好的应用前景。

养护龄期对灰土工程性能的影响试验研究

灰土已作为一种廉价的建筑材料广泛应用于交通、土建工程中 ,但在工程实践中对灰土的工程性能及施工检测还缺乏足够的认识。本文通过室内试验 ,分析了养护龄期及灰土比对灰土的抗剪性和压缩性的影响 ,结果表明灰土的工程性能随养护龄期的增加而改善 ,尤其在 3 0d内改善较为显著 ,同时灰土比大于 2 .5∶7.5时 ,灰土的抗剪性较高 ,压缩性较低。最后对强度增长的微观机理进行了分析。实验结果对灰土工程施工检测及质量控制具有一定的实际意义 ,建议在施工设计及检测时应以一个月龄期的强度为标准。

接触摩擦问题的扩展有限元数值模拟方法

研究了采用扩展有限元法分析接触摩擦问题的方法。该方法基于单位分解思想,在位移插值形式中引入不连续函数和裂尖渐近位移场函数分别反映接触面的不连续性和接触面端点的奇异性;根据虚功原理建立有限元支配方程,接触面不连续函数积分采用分区高斯积分的方法。扩展有限元法在分析接触问题时不需要引入接触面单元,接触面可以位于单元内任意位置。因此该方法在分析接触摩擦问题以及压剪裂纹的开裂扩展时有显著的优势。

碾压混凝土重力坝碾压层厚及层面力学性能的数值分析

针对碾压混凝土重力坝坝踵部位易开裂问题,构建了不同碾压混凝土层厚的有限元模型及不考虑层厚的素混凝土有限元模型,进而分析了碾压混凝土层面对试件整体应力分布的影响、碾压层厚度对层面应力分布的影响。结果表明,由于相邻碾压混凝土层之间存在软弱面,因而在层面出现了应力集中现象,且层面的最大拉应力随碾压层厚度的增大而增大,可为碾压混凝土重力坝设计与施工提供参考。

灰土桩单桩复合地基临界桩长有限元分析

通过有限元计算 ,分析了灰土桩单桩复合地基的临界桩长 ,并探讨了灰土比、桩径及施工方式对灰土桩复合地基临界桩长的影响 。

草街电站尾水渠扩挖工程影响数值分析

嘉陵江草街电站尾水渠河床淤塞,导致电站运行尾水位高于设计尾水位,水轮机净水头降低,影响发电效益。为提高发电效益,计划对电站尾水渠进行扩挖整治,并采用数值分析方法评价了尾水渠扩挖效果。结果表明,尾水渠扩挖后,电站尾水位出现不同幅度降落,最优开挖河床高程在174.0~173.5m范围;开挖后尾水渠流速分布更加平稳,尾水渠扩挖不会恶化船闸下游的通航水流条件,开挖后增加发电效益显著;通过方案比选,提出最优开挖方案为开挖高程173.5m、开挖坡度0.39‰。

冻融与锈蚀作用对钢筋混凝土黏结性能的影响

通过室内试验,研究了冻融循环与锈蚀作用对钢筋混凝土试件界面黏结性能的影响。结果表明:冻融作用使混凝土表面砂浆脱落、骨料露出,力学性能下降;锈蚀率较低时,钢筋混凝土的黏结性能反而增强,但锈蚀率较大时,其黏结性能较未锈蚀试件有所降低,严重的锈蚀会降低钢筋混凝土的黏结性能;锈蚀与冻融共同作用导致混凝土强度降低,塑性增强,钢筋与混凝土之间的黏结性能明显下降,随着冻融次数的增加,钢筋混凝土的极限抗拉荷载逐渐降低;在锈蚀与冻融共同作用下,钢筋混凝土试件受拉的初始阶段,拉力与位移的关系呈分段线性关系,当拉力达到极限荷载后,拉力-位移曲线出现明显塑性变形特性。

橡胶粉对混凝土抗冻耐久性的影响

通过室内试验,采用冲击弹性波技术测量混凝土的动弹模,研究了橡胶粉及掺量对混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:与普通混凝土相比,冻融次数较少时,适量掺加橡胶粉,混凝土的质量增加、动弹模降低、相对动弹模增加、抗压强度有所降低,橡胶粉掺量对抗冻性能影响不大;但冻融次数较大时,适量掺加橡胶粉,混凝土的质量损失率减小,动弹模、相对动弹模及抗压强度增加,抗冻性能增强,最佳橡胶粉掺量为15~20 kg/m 3。通过扫描电镜试验分析,揭示了掺加橡胶粉提高混凝土抗冻耐久性的微观机理。研究成果可为混凝土抗冻耐久性设计提供理论依据和参考。

黄土灰土的击实性与抗剪性试验研究

通过室内试验 ,分析了不同含灰量时灰土的击实性和击实灰土的抗剪性。结果表明 :含灰量对灰土的击实性和抗剪性有明显的影响 ,含水量也是影响灰土抗剪性的一个重要因素。文中得出了不同灰土比灰土的最优含水量、最大干容重、最大凝聚力、最大内摩擦角及其变化规律 ,并提出了一些建议 ,供施工和设计人员参考。

引气剂对冻融作用后混凝土力学性能的影响

通过室内实验,研究了引气剂对混凝土的质量损失、动弹性模量、相对动弹模、极限抗压强度及应力-应变曲线规律的影响。结果表明,混凝土的质量、动弹性模量、极限抗压强度均随着冻融次数的增加而减小,引气剂可以减缓混凝土的质量、动弹模、相对动弹模、极限抗压强度及承载能力的下降幅度,适当添加引气剂有助于增强混凝土的抗冻性能及耐久性。

冻融循环作用下混凝土的冲击波传播特性

通过室内试验,研究了混凝土冻融循环次数、水灰比对其质量损失率、动弹性模量及冲击波波速的影响,同时分析了采用冲击回波法测试混凝土动弹性模量的可行性.结果表明:混凝土的质量损失率、动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而逐渐减小;混凝土水灰比越大,其质量损失越大,动弹性模量及冲击波波速越小;采用冲击回波法测定的混凝土动弹性模量与规范采用的共振法测定结果基本一致.

新疆洪水成因及特性分析

通过对新疆洪水资料的搜集整理,分析了新疆南北疆洪水的成因及其特点,按成因将新疆洪水类型分为暴雨洪水、季节性积雪融水洪水、高山冰雪融水洪水及雨雪混合洪水,高山冰雪融水洪水又分为"溃坝型"洪水和冰川融水型洪水,并分析了各类洪水的发生地区、时段及其特点,洪水防治可以根据其特点采取相应的对策.