强震作用下高拱坝损伤开裂数值模拟分析

结合拉西瓦水电站拱坝实际工程,基于混凝土动态损伤力学模型,以粘弹性人工边界反应远处地基辐射阻尼效应,采用Drucker-Prager模型来模拟坝基岩体在强震作用下的力学行为,视拱坝-库水-地基为一"三位一体"耦联动力系统,基于ANSYS平台的有限元程序二次开发,对高拱坝进行强地震动作用下的损伤开裂数值模拟研究,为高拱坝抗震设计与安全评价提供一种分析途径。

高拱坝流固耦合动力特性研究

高拱坝的动力特性分析是高坝抗震设计的重要内容。结合拉西瓦拱坝,考虑流固耦合作用及粘弹性边界影响,建立拱坝—地基—库水三维有限元模型,以研究库水对拱坝结构振动频率和振型的影响,借助反应谱理论对拱坝进行反应谱计算与分析。结果表明,坝体位移以顺河向为主,位移最大处出现在坝顶;坝体应力主要为拉应力,应力最大处出现在坝顶附近,计算结果与事实情况相符,符合拱坝震动的一般规律;在设计反应谱的振动作用下,该拱坝未出现大范围的破坏,满足《水工建筑物抗震设计规范》要求。

FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力试验

通过9根FRP筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维体积率和FRP筋配筋率对FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯破坏形态及受弯承载力的影响。结果表明,FRP筋钢纤维高强混凝土梁的破坏模式可分为钢纤维混凝土受压破坏、FRP筋受拉破坏以及平衡破坏,其破坏模式受FRP筋配筋率和钢纤维体积率的影响;钢纤维的加入对FRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力有一定提高,但钢纤维体积率的增大对其受弯承载力无显著影响;FRP筋配筋率对于FRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力影响显著,随着FRP筋配筋率的增大梁的受弯承载力逐渐提高。

高拱坝耦联动力系统地震响应研究

为了解高拱坝在多种环境因素作用下的结构非线性行为及其安全评价,结合拉西瓦拱坝实际工程,基于混凝土动态损伤力学模型,以粘弹性人工边界反映远处地基辐射阻尼效应,采用Drucker-Prager模型模拟坝基岩体在强震作用下的力学行为,视拱坝-库水-地基为"三位一体"耦联动力系统,进行基于ANSYS平台的有限元程序二次开发,对高拱坝进行地震作用下的非线性动力分析,从而得出拉西瓦拱坝在地震动作用下的应力及变形分布规律。通过绘制地震过程中的最大拉应力等值线图,指出大坝的抗震薄弱部位,并对其安全性进行了评价,可为高拱坝抗震设计与安全评价提供一种分析途径。

FRP筋钢纤维高强混凝土梁变形性能试验研究

将具有增强增韧作用的钢纤维掺入到FRP筋混凝土结构中,可解决FRP筋混凝土结构变形大、裂缝宽、脆性破坏等问题。对12根试件进行了四点受弯试验,研究了钢纤维掺加高度、钢纤维掺量、纵筋配筋率与FRP筋钢纤维高强混凝土梁跨中挠度间的关系。结果表明,钢纤维对裂缝出现后FRP筋混凝土量的刚度衰减有明显的抑制作用,当荷载为110 kN时,体积率为0.5%~2.0%的钢纤维使受弯梁的挠度最多减小了59.48%;钢纤维掺加高度达到梁截面高度的57%时,试件的变形与裂缝发展接近全截面掺加钢纤维的试件;随着FRP筋配筋率的提高,相同荷载下梁的跨中挠度逐渐减小,当FRP筋配筋率达到一定程度后,试验梁表现出了一定的延性。根据试验结果并收集了国内外共23根FRP筋钢纤维混凝土梁的研究数据,提出了基于有效惯性矩法的FRP筋钢纤维混凝土梁受弯刚度的建议计算方法,该建议方法能够较好预测梁的受弯刚度。

BFRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力试验与理论

通过11根玄武岩纤维增强聚合物复合材料(BFRP)筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维混凝土层厚度、钢纤维体积分数和BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯破坏形态及其承载力的影响。结果表明,BFRP筋钢纤维高强混凝土梁的破坏模式可分为受压破坏、受拉破坏和平衡破坏3种;钢纤维混凝土层厚度和钢纤维体积分数的变化对于BFRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力具有一定程度的影响,当BFRP筋配筋率为0.77%时,掺加体积分数为1.0%钢纤维的梁受弯承载力较无钢纤维梁提高了22.7%,在受拉区0.57倍截面高度内掺加1.0vol%钢纤维的梁受弯承载力达到全截面钢纤维混凝土梁受弯承载力的86.7%;增大BFRP筋配筋量可显著提高BFRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力,BFRP筋配筋率为1.65%的试验梁受弯承载力较配筋率为0.56%的试验梁提高了39.4%。针对不同的破坏模式,提出了BFRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力和平衡配筋率的计算方法,并结合安全配筋率的概念对试验梁的破坏模式进行了预测,试验结果与分析结果吻合良好。

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能,为此,将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁,可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明,钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展,减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性,当荷载为100 kN时,钢纤维体积率为0. 5%~2. 0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25. 22%~54. 78%,裂缝宽度标准差减小了10. 00%~68. 18%;当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时,其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近,表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果,提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法,该建议方法的计算值与试验值吻合良好。

装配式建筑构件高效吊装安装综合装备与施工技术

针对目前我国传统装配式建筑施工机具存在的自动化程度低、施工效率低、劳动强度高等问题,研发了集构件自动取放、吊运、调姿、就位、接缝施工于一体的自动化、数字化、模块化、平台式大型装配式建筑高效吊装安装综合装备。该装备包括专用起重平台、构件吊装系统、自动控制系统、模板及布料系统、外立面多功能施工作业平台。装备的研究填补了我国装配式建筑结构大型自动化施工平台的空白。