面板堆石坝面板顺坡向挤压破坏机理的试验研究

本文针对面板堆石坝面板顺坡向挤压破坏的钢筋压曲凸起问题开展了试验研究,采用了配有单根立筋的混凝土柱受压试验来模拟面板顺坡向的挤压破坏。试验结果证实了以往研究中无箍筋钢筋混凝土立柱抗压强度低于素混凝土柱、且钢筋保护层厚度越小强度越低的推测。与素混凝土柱相比,保护层厚5 cm钢筋混凝土柱的强度降低约10%。根据试验的破坏荷载结果,通过已有理论解反推出了立柱的侧向支撑刚度k,对于保护层厚5 cm和8 cm立柱k值相应为0.841 N·mm^(-2)和1.032 N·mm^(-2)。经过试验结果分析,发现钢筋混凝土立柱各截面不服从应变平面假设,受压中钢筋没有同混凝土一起协调变形,钢筋与混凝土之间相互作用强烈。本研究结果再次说明,限制钢筋的侧向变形是防止面板顺坡向挤压破坏的根本措施。应开展可模拟混凝土中钢筋压曲的挤压破坏数值模拟研究,为这些措施的量化设计提供依据。

水工结构材料研究的回顾与展望

本文回顾了60年来中国水科院在水工结构材料方面取得的主要成果,包括混凝土筑坝材料、结构模型试验、混凝土断裂力学、水工混凝土耐久性及评估、面板坝接缝止水、堆石坝沥青混凝土防渗技术、结构检测与安全评估和水工新材料等。回顾历史,对于凝练创新文化,启迪和激励未来发展,是十分有益的。

混凝土面板堆石坝接缝止水技术的新进展

经过近20年的发展,我国混凝土面板堆石坝面板接缝止水从结构、材料到施工技术都有了长足的发展。其中,已被国内大多数高坝采用的新型止水结构,针对吉林台工程提出的膨胀填料自愈性止水结构,为确保嵌填密实研制的柔性填料挤出机等技术,在洪家渡、吉林台、公伯峡等工程中的应用均取得了令人满意的效果。新近发布的电力标准DL/T5215—2005和DL/T949—2005部分反映了这些新进展情况。

混凝土面板堆石坝接缝止水铜片结构的数值模拟分析

面板堆石坝接缝中铜片止水的抗剪能力是铜止水发挥作用的关键,本文以铜片的抗剪试验为依据,采用弹塑性大变形有限元数值分析方法对铜片结构各部位的尺寸对铜片抗剪能力的影响程度进行了考查,为铜片的设计提供了比较全面的有实际意义的建议。

面板坝铜片止水力学性能的试验研究

本文对面板坝的基本止水铜止水的力学性能进行了试验研究 ,提出了变埋深方法测试铜片与混凝土的粘接强度 ,得出了有意义的结果 .另外 ,采用应变片量测方法对铜止水薄壳结构在纯剪切作用下的力学特性进行了研究 ,为了解铜止水在复杂应力状态下的变形特性提供了依据 .

沥青混凝土防渗面板与黏土铺盖之间接触渗透性能的试验研究

结合宝泉工程进行了沥青混凝土面板与黏土铺盖之间接触渗透性能的研究。通过试验得到了不同界面连接形式和土体有无界面滑动情况下的临界渗透坡降和破坏渗透坡降,并依此对工程的接触渗漏安全性进行了评价。研究表明,对于界面设置网格加强形式,应防止土体相对于网格的滑动,避免将网格粘贴在沥青混凝土面板上。

半城子水库沥青混凝土面板坝的现状及相关问题探讨

半城子水库是我国北方地区最早采用沥青混凝土面板防渗形式的砂砾石料坝,以其严重的低温开裂和高温流淌问题为国内工程界所熟知。1985年对该坝采用砂砾石料覆盖和沥青混凝土面板加固等综合措施进行了处理。20年来的运行情况表明,这种加固形式是有效、可行的,对该坝相关技术问题的分析,对国内相关工程有一定借鉴意义。

高混凝土面板堆石坝面板接缝挤压破坏预防措施研究

随着面板堆石坝坝高的增加,在工程中开始出现接缝混凝土挤压破坏现象,并逐渐引起人们的关注。通过对Mohale面板坝坝面变形情况的分析,对面板混凝土挤压破坏的机理进行了探讨。分析认为,挤压破坏是坝面变形过程中压性缝顶部混凝土的压力集中造成的,并可以通过在缝中设置厚度合适的塑性衬垫材料加以避免。研究还给出了衬垫材料厚度的设计方法,其中顶部坝面的跨河向位移是关键因素。

橡胶止水带强度特性的试验研究

止水带的强度特性对于止水带的设计至关重要。在研究中 ,采用变尺寸和模型试验方法 ,对橡胶板拉伸强度的尺寸效应和止水带的剪切强度进行了试验。试验研究表明 ,橡胶板的拉伸强度和扯断伸长率随着纵向长度的增大而下降。剪切模型试验中发现 ,止水带中间的圆环变形部分随着剪切位移的发展出现“竹节”现象 ,“竹节”限制了止水带圆环部位吸收接缝变形的能力 。

环氧砂浆修补薄层的原型观测试验结果研究

本文对混凝土基础上12m长环氧砂浆薄板的应变和温度进行了一年的连续观测,同时对混凝土和环氧砂浆的物理力学性能进行了室内测试,并对结果进行了分析。分析表明,环氧砂浆薄板可承受0.56的拉应力水平不开裂,而施工接缝缺陷可使其在0.55拉应力水平作用下产生裂缝。根据对观测数据的分析,环氧砂浆薄板与混凝土基础间的界面剪切刚度系数Cx随日温度变化而波动,变幅可达平均值的85%;同时薄板底部不同部位的界面剪切刚度系数也不同,中心部位的界面剪切刚度系数平均值为29.0N/cm3,边缘部位的平均值接近中心部位平均值的2倍。

国内沥青混凝土防渗技术发展中的重要问题

本文对国内当前沥青混凝土防渗技术发展中的热点问题进行了评述和分析,包括施工质量控制的关键问题、孔隙率控制中的马歇尔试件击实标准问题、低温抗裂和高温斜坡稳定的判定问题以及柔性试验标准问题。在沥青混凝土应用于高坝建设方面,提出应加强心墙与坝体相互作用设计、沥青混凝土本构关系、沥青混凝土抗渗机理、水力劈裂和自愈机理等问题的研究。沥青混凝土衬砌防渗在我国寒冷地区渠道中具有相当的技术优势,本文提出了应予关注的问题。

高混凝土面板堆石坝面板水平向挤压破坏研究

高混凝土面板堆石坝面板的水平向挤压破坏正逐渐引起人们的关注。介绍了当前高面板坝中的挤压破坏特别是非施工缝的水平向挤压破坏情况。通过一个简化的钢筋混凝土柱受压屈曲模型,对水平向挤压破坏的机理进行了初步分析。结果发现,当柱子长度达到十几米以后,其钢筋的临界失稳应变不再随柱长的增加进一步降低;提高混凝土对钢筋的侧向支撑刚度是提高钢筋临界失稳应变最有效的途径;钢筋直径对其临界失稳应变没有影响。根据以上结论,就未来应对挤压破坏的工程措施研究提出了建议。

新安江厂房溢流面老环氧砂浆护面开裂状况的考察与分析

新安江水电站溢流面采用环氧砂浆进行裂缝修补已40年,是我国较早采用环氧砂浆进行修补的工程。本文对早期环氧砂浆修补薄层的开裂情况和特点进行了细致的现场考察和描述,并从断裂能的角度对裂缝进行了分类。结果表明,这一方法进行裂缝分类是可行的,裂缝外观及其断裂能的考察结果是一致的。

沥青混凝土防渗面板滑动接头的试验研究

通过各种模型试验,对沥青混凝土面板在滑移过程中产生的应力和应变进行了研究。研究结果表明,BGB塑性垫层材料可在较小的滑动位移下对面板拉应力和拉应变进行调整,确保面板在滑移过程中不开裂。同时这种垫层材料对面板滑移速度和水压力大小均不敏感,这对于适应面板在各种情况下的滑移十分有利。由于面板在滑移中的破坏受面板内产生的拉应力控制,进行滑移垫层设计时应尽量减小面板中的拉应力。另外,采用这种垫层材料能确保沥青混凝土面板在1MPa的水压力和不大于0.76的滑移缝长比作用下不漏水。

用界面断裂力学方法分析碾压混凝土坝的层间断裂问题

碾压混凝土坝是一种成层结构体，其新老碾压混凝土层之间的界面是难以消除的（尽管适当的施工方法可以使该界面变得难以辨认）．目前常用的把碾压混凝土坝按照均质各向异性体来处理的方法，由于低估了界面对结构破坏方式的影响，难以真实地反映碾压混凝土坝的实际情况．为此，对界面断裂理论进行了分析评价，并详细介绍了与这一理论相关的试验结果，根据界面断裂理论，得到了碾压混凝土坝一般将沿界面破坏的结论，以此为基础，提出了碾压混凝土坝稳定分析方法．

沥青混凝土防渗面板与岸边混凝土结构的连接形式

本文通过对以往工程建筑经验的回顾，概括介绍了国内外现有的各种沥青混凝土面板与刚性建筑物的连接形式，并对国内工程中比较多见的滑动式接头、转动式接头以及扩大式接头目前的研究情况及其在实际运用中存在的问题进行了分析，对各种接头形式的应用中应予注意的事项提出了自己的见解。文章最后指出，为了保证接头的实际运用中的可靠性，今后应加强接缝密封混合料、接头表面加强材料以及接头各部位之间胶粘剂的实验研究，在结构分析方面应尽快摸索出一套满足实际需要的设计方法，同时应加强现有工程的实地观测，以便能够对接头各部位的材料物理力学指标提出明确的要求。

聚合物砂浆薄层结构圆环强化开裂试验方法的研究

对聚合物砂浆的圆环强化开裂试验方法进行了试验研究和分析。对圆环试验边界条件进行了简化处理,并运用弹性力学方法推导了圆环试验模型的温度应力。研究结果表明,圆环法是检验薄层结构破坏性能的适宜方法,该模型模拟的薄层结构开裂应力与温度变化、薄层材料弹性模量和线胀系数呈线性关系;模拟的薄层结构分层应力与薄层结构的弹性模量和厚度有关。另外,目前采用的模型尺寸是合适的,试验时仅需注意控制聚合物砂浆的厚度和试验温度范围。

马来西亚Bakun混凝土面板堆石坝周边缝表层止水结构和止水材料研究

马来西亚Bakun面板坝为200m级的高混凝土面板堆石坝，其周边缝止水设计至关重要。文中通过模型仿真试验对其周边缝表层塑性填料的流动止水性能、GB复合橡胶止水带的抗绕渗性能进行研究，讨论了塑性填料的物理性能，在研究基础上给出了推荐的两种周边缝止水结构形式和止水材料，为Bakun面板坝选定满足接缝变形要求、安全可靠的周边缝止水材料和止水结构型式提供依据，也为200m级高面板坝的周边缝止水设计提供参考。

沥青混凝土防渗面板的新型封闭层和防护层

国内外一般均采用热施工的沥青玛蹄脂作为沥青混凝土防渗面板的封闭层,这种封闭层施工厚度不易控制,高温下多出现流淌。结合南谷洞水库大坝沥青混凝土防渗面板的施工,提出并实施了冷铺设的沥青封闭层,效果良好。同时为降低太阳辐射对坝面温度的影响,还加设了白色防护表层。经现场检测,预计可将坝面最高温度降低18℃,有助于提高坝面的热稳定性。

层体边界元法在二维层体断裂分析中的应用

在刚度矩阵法的基础上建立了用于进行二维多层体结构断裂分析的边界单元法（ＢＥＭＬＭ）由于ＢＥＭＬＭ的基本方程中已经包含了层体表面和裂纹缝面的边界条件，因而不需要对这些边界进行单元离散，从而其断裂分析可望有较好的精度通过与柯西积分方程法进行结合。