强地震作用下高拱坝的破坏分析

结合混凝土静动态试验,根据连续损伤力学中能量等效原理和有效应力概念,建立了能反映混凝土动态情况下多轴弹塑性损伤破坏模型,该模型考虑了多轴损伤变量和应变率的影响。采用本文模型对强地震作用下(峰值地震加速度为0.557 5g)大岗山拱坝动力响应进行了数值模拟,获得地震全过程拱坝拉损伤、压损伤、总体损伤模式和应变率响应。分析表明,大坝破损的主要原因是由于混凝土的拉伸作用,所得到的大坝破坏模式和模型试验结果一致;大坝不同部位有着明显不同的率响应,其将很大程度上影响坝体混凝土的动态性能。借助损伤力学理论评价了大坝强震后的安全性,结果显示大坝在经历强震作用后总体损伤不大,但坝体存在抗震薄弱部位,设计和施工中应注意采取措施处理。

混凝土重力坝动力弹塑性损伤安全评价

本文利用能考虑混凝土软化并可反映实际损伤耗散的模型,对结构进行动力损伤分析,用损伤量这一表明材料或结构渐进破坏的指标,并结合结构应力重分布,对大坝进行地震安全评价。对Koyna坝动力弹塑性损伤分析结果表明,大坝的最大拉应力、最大压应力和损伤分布与Koyna大坝实际破坏情况大致相符,验证了计算模型的有效性。将其应用于三峡大坝的一个非溢流断面,得到地震作用下的弹塑性损伤响应,并据此评价大坝结构的安全性能和超载潜能。研究表明,利用损伤力学进行混凝土重力坝安全评价将取得较合理的结果,损伤是除应力之外对结构安全评判的可信指标。

混凝土弹塑性多轴损伤模型及其应用

针对混凝土多轴应力状态下各向异性损伤的特点,建立了各向异性弹塑性损伤模型.该模型具有可清晰地表征混凝土的渐进破坏过程和表达当前损伤水平及结构破坏趋势的优点.引入了一个应力状态因子,用以表征当前应力状态在应力空间中距离破坏面的程度,从而对损伤演化方程进行了改进以考虑多轴效应.此外,在三轴破坏准则的基础上,还建立了考虑混凝土各向异性损伤破坏的多轴损伤破坏准则,其中包含了塑性、损伤内变量和有效主应力的影响.本模型可有效地表达出混凝土的各向异性和多轴损伤特点.

大岗山高拱坝强地震作用下损伤破坏分析

采用连续损伤力学中能量等效原理和有效应力概念,将混凝土强度降低、刚度劣化即损伤作为不可逆内变量张量,并考虑应变率效应和多轴应力状态,建立率相关弹塑性损伤模型。应力本构积分采用返回映射法,给出了有限元程序主要功能流程。对强地震作用下大岗山高拱坝损伤和破坏情况进行数值模拟,评价其强震后的安全性。结果显示,大坝在强震后总体损伤不大,结构安全性较好,但应注意抗震薄弱部位;同时大坝不同部位率响应明显不同,对混凝土力学性能影响不容忽视。

混凝土动力本构模型的基础理论与建模应用综述

混凝土结构分析问题中动力荷载下混凝土的动力本构模型研究日益重要。为对建立混凝土动力本构关系的基础理论有系统的认知和了解其应用,对其进行了总结,简述了在建立混凝土动本构方面的应用,对混凝土动力本构模型的理论发展趋势作了展望。并对当前混凝土动力本构模型的应用做了概括评述,并指出了混凝土动力本构的可行研究方向,为建立混凝土动力本构模型提供指导。

混凝土动力损伤本构关系的基础理论及应用

概括了建立混凝土动力损伤本构模型的基础理论,简述了应用这些基本理论在建立混凝土动损伤本构方面的应用,对相关研究的特点和不足做了分析,为进一步建立科学合理实用的混凝土动损伤本构提供较全面的理论总结和前瞻性启发,对相关理论的发展趋势做了展望,为这方面的工作提供指导.

基于地基微波辐射计的大气参数廓线遥感探测

介绍了实时连续遥感探测大气温度廓线、湿度廓线和液态水含量廓线的地基微波辐射计.通过无线电气球探空测量的温度、湿度廓线、太阳辐射计测量的晴天水汽总量与微波辐射计探测结果的对比,证明该微波辐射计可以可靠地探测大气温度、湿度和水汽总量。通过对两个典型天气事件微波辐射计的观测数据分析表明:微波辐射计还可以监测云和天气变化的过程信息。

土中爆炸衬砌集水体三维弹塑性损伤分析

土中爆炸衬砌作为一种新型地下储水结构,可有效收集降水并缓解农田干旱,在水资源合理利用中具有重要作用。然而到目前为止,尚没有对其工作能力的详细分析,更没有对其破坏情况的认识。在考虑衬砌材料的弹塑性和损伤非线性变形的基础上,应用有限元软件对其做了深入数值分析,获得其极限集水能力和损伤分布,并得到其破坏趋势,对认识爆炸衬砌的工作性态具有指导意义,对指导爆炸衬砌在农田水利设施中的应用和抗旱排涝、保障农业生产具有积极现实意义。

土中爆炸衬砌有限元数值模拟

对土中爆炸砂浆形成的爆炸衬砌应用Hsieh-Ting-Chen破坏准则进行了有限元数值模拟,获得在不同水容量情况下衬砌工作时的应力和变形情况,分析了爆破衬砌随水容变化下的安全情况,解决了爆炸衬砌这种新型结构形式的简化数值模拟问题。

土中爆炸衬砌变埋深应力比较分析

对变埋深下土中爆炸砂浆形成的爆炸衬砌应用Hsieh-Ting-Chen破坏准则进行了有限元数值模拟,获得变埋深衬砌在不同水容量情况下工作时的应力和变形情况,分析并比较了爆破衬砌随水容变化下的安全情况,分析得到爆炸衬砌安全工作的最佳工作环境。解决了爆炸衬砌这种新型结构形式复杂工作环境下的数值模拟问题,对认识爆炸衬砌的工作状况及工作能力具有指导意义,对爆炸衬砌发挥在农田水利设施中的抗旱排涝具有积极现实意义。

土中爆炸衬砌储水能力分析

土中爆炸衬砌这种新型结构在农业抗旱防灾减灾中具有重要的功用,然而目前对其工作状态和承载力情况了解尚少。对不同埋深下土中爆炸衬砌的工作状态进行了有限元数值模拟,应用Hsieh-Ting-Chen准则判别爆炸混凝土的弹塑性工作状态,获得衬砌在不同水容量情况下的应力和变形情况,分析并比较了爆炸衬砌随水容量变化下的工作状态和安全变化情况,得到爆炸衬砌安全工作的最佳工作环境和衬砌的储水能力。解决了爆炸混凝土形成的爆炸衬砌这种新型结构形式在复杂工作环境下的数值模拟问题,对明确爆炸衬砌的工作状况及安全工作能力、对目前国内大面积农业区的抗旱和保障农作物生产具有重要意义。

流态砂浆爆炸固化过程数值分析

流态砂浆在炸药爆炸作用下将产生复杂的变化而固化。将流态砂浆视为弹塑性流体材料,考虑其在冲击压缩和膨胀下的状态方程,结合炸药爆炸的JWL方程,采用有限元方法数值模拟了流态砂浆在爆炸作用下的内部变形、密度和应力等的发展和分布,对流态砂浆在炸药爆炸作用下的固化过程做了详细分析,获得了空腔内流态砂浆爆炸作用下的固化变形阶段的密度变化和应力分布形态,解释了爆炸固化过程中爆炸衬砌中应力出现拉应力的原因:是源于爆炸波在土体空腔壁回弹后对砂浆的作用。

水化热引起的大体积混凝土墙应力与开裂分析

应用基于Arrhenius理论的混凝土绝热温升和徐变模型 ,考虑温度对早期混凝土水化热化学反应速率和徐变特性的影响 ,研究了大体积混凝土墙的温度应力和温度开裂问题 ,并提出了求解非线性微分方程的半解析法 .研究中采用Bazant教授提出的裂缝带模型计算温度裂缝 ,采用半解析迭代法逐步加载计算温度、应力和裂缝的产生与扩展 .研究结果表明 ,浇筑温度极大地影响材料的热学力学性质和结构的温升、温度应力和开裂 .研究还揭示了不同养护条件对温度。

地基大气背景红外光谱辐射特性测量

用傅里叶变换红外光谱辐射计（FTIR）在地面测量了较高分辨率（1 cm-1）下的大气向下背景光谱辐射,获得了长波红外5~14μm波段的大气背景辐射光谱。研究了大气背景红外光谱辐射与整层大气透过率的关系。从实验数据中研究了不同波段大气背景辐射随观测天顶角的变化。结果表明：地基大气向下的长波背景辐射亮温随着整层大气透过率的增大而减小;大气背景辐射随观测天顶角增大而增大;在大气窗口区,大气背景辐射随观测天顶角变化较快,在强吸收波段,大气背景辐射随观测天顶角几乎不变化。

爆破震动信号的多分辨小波分析

采用小波分析和快速傅立叶变换相结合的方法,对工程案例的爆破震动近、中远区的实测原始信号进行小小波分解和重构,得到重构后各子频带的时间信号及频谱,在此基础上通过Matlab语言编写程序研究爆破地震波沿各分区信号的频谱及能量分布特征。指出:爆破震动各分区的主频从大到小排序为:近区>中区>远区;随着比例距离的增加,低频带能量所占信号总能量的比例升高,高频带能量所占比例下降;频率越低的频带信号,持续时间越长;除主频所在频带外,在0～2.441 5 Hz频段(比较接近建筑物的自振频率),爆破震动信号在水平方向占有不小的能量比例,故建筑物进行结构设计时考虑水平方向的抗震尤为重要。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁动力响应的数值分析

由于爆炸荷载具有峰值压强大、作用时间短的特点,钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的动力响应较为复杂。为了深入研究钢筋混凝土梁的抗爆性能,应用瞬态动力分析软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土梁的三维有限元模型。数值模型中钢筋混凝土采用分离式模型,并且考虑了钢筋和混凝土材料的应变率效应。对已有文献中的钢筋混凝土梁承受爆炸荷载的试验进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比分析,结果表明所采用的数值模型可以较好地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动力响应。在此基础上,研究了钢筋混凝土梁在不同爆炸荷载作用下的破坏模式。分析结果表明,随着峰值压力的增加,钢筋混凝土梁的破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏。

基于热力学定律的混凝土本构模型研究

由热力学定律出发,介绍了耗散函数的形式,给出了建立混凝土本构模型的方法和过程,并对参数的确定进行了讨论,得到了基于热力学原理的混凝土多轴本构关系和真实应力空间中的屈服准则、破坏准则及塑性流动法则。由此方法建立本构模型,引入假定较少,避免了假设"塑性势函数"的做法,得到的结果自动符合热力学原理,具有一定的普遍性。算例表明,该模型计算结果与试验结果符合较好。

钢筋混凝土结构爆破地震响应频谱及幅值变化规律分析

为探讨钢筋混凝土建筑结构的爆破地震效应特性,通过在隧道爆破开挖过程中下穿的多层钢筋混凝土建筑沿高度方向上布设测点,采集了大量的钢筋混凝土建筑的爆破地震响应信号。采用小波分析和快速傅里叶变换相结合的方法,研究各方向爆破地震波作用下钢筋混凝土建筑沿高度方向的结构响应频谱、能量分布特性及幅值变化规律。研究结果表明,爆破地震波作用下钢筋混凝土结构建筑物各层质点的速度响应信号频率较大且占有较大能量比例的优势频带较宽,集中在15Hz～600Hz;钢筋混凝土结构在垂向方向的速度响应信号频率要低于水平方向,在垂直方向的速度响应峰值高于水平方向,且比值一般随着楼层的升高有增大的趋势;垂向和水平方向的信号频谱特征和峰值速度响应随楼层变化无明显变化规律可循。

混凝土四参数动态本构模型

在混凝土动力抗拉抗压试验的基础上,根据一致黏塑性本构模型的概念,考虑静水压力和应变率的影响,推导了改进的一致率型HTC四参数模型,并与试验的应力应变曲线进行比较,结果表明模型能够较好地反应混凝土的动力特性;最后,用此模型对混凝土简支梁进行非线性动力反应分析,并与线弹性模型和率无关HTC四参数模型进行比较,探讨应变率对其动力特性的影响.结果表明考虑应变率的影响后,梁的位移、应力大小都发生了较大的变化.

混凝土正交各向异性动态损伤本构模型研究

为建立混凝土的正交各向异性动态损伤本构,首先采用动力放大系数的形式考虑材料的应变率效应,然后基于Sidoroff能量等价原理,建立动态条件下单元体的损伤刚度矩阵。同时在损伤演化模型中,采用Mazars损伤模型描述主轴方向的损伤变量。另外采用适用于正交各向异性的Hoffman屈服破坏准则,并考虑损伤及动力放大系数对强度的修正。以建筑结构受爆破震动荷载作用的实验资料,对本模型进行验证。