温度和内水压力对小浪底排沙洞衬砌混凝土应变的影响

小浪底排沙洞是我国首例采用无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞,根据运行期间混凝土应变计所获得的大量实测数据,对排沙洞衬砌混凝土应变在温度和内水压力影响下的变化进行了分析。结果表明,对于同一衬砌段,端部断面内侧混凝土的温度影响系数αT大于端部断面厚度中部;3#排沙洞ST3-A段端部断面αT比中部断面小,而ST3-B段正好相反;同一断面位于时钟6∶00、12∶00位置的αT较大,平均值约为-6.83με/℃;对于同一时钟位置,衬砌厚度内侧水头影响系数αW大于衬砌厚度中部;3#排沙洞衬砌的αW小于2#排沙洞。分析结果表明,在温度和水头作用下,衬砌混凝土应变计所在位置的混凝土应力均为压应力,没有产生引起裂缝的拉应力,小浪底排沙洞可正常使用。

双参数地基横向受荷长桩参数反演方法研究

为了获取mz+C双参数地基模型下横向受荷长桩参数,基于m法原理,在地基系数等于零的位置建立坐标系,将地面以上桩身视为虚拟段。考虑剪力和弯矩共同作用时的情形,根据荷载效应等效原理,将地面处荷载简化到桩顶,建立了横向受荷长桩双参数计算模型。将桩土相对刚度和z0作为未知参数,提出了地基参数反演模型。该反演模型考虑了土抗力对荷载作用形式、地面处桩身位移和转角的影响。根据桩在地面处的位移和转角实测值反演地基参数,并结合算例通过桩身最大弯矩和地面处土抗力验证了反演方法的可行性。结果表明:本研究方法能够保证桩在地面处位移和转角理论值与实测值相符,最大弯矩及其位置误差很小;与m法相比,地面处土抗力变大对桩身弯矩影响程度沿深度先增大后减小,主要影响范围位于最大弯矩位置附近;桩身抗弯刚度与最大弯矩、地面处土体抗力均成线性关系,对二者影响较大且呈反向变化;根据最大弯矩和地面处土抗力实测值可以求得抗弯刚度的合理取值范围,考虑抗弯刚度随着桩顶荷载或位移的变化能够更好地模拟桩土的实际工作状况,可以提高mz+C双参数地基模型计算精度。

基于m法的横向受荷长桩三参数模型参数反演方法

为了提高m法在试桩计算中的精度,提出了基于m法的横向受荷长桩三参数模型参数反演方法。假定地面处桩侧土抗力不为零、地基系数沿深度线性增加,将桩土相对刚度、桩的抗弯刚度、z_(0)作为参数,建立了横向受荷长桩三参数理论计算模型。假定αz_(0),根据桩在地面处位移和转角实测值计算桩土相对刚度、桩的抗弯刚度和桩身最大弯矩。基于桩身最大弯矩计算值接近于实测值条件确定桩土参数,进而通过桩土参数计算桩身弯矩和土抗力并通过其分布情况验证反演方法的可行性。基于理论计算模型分析了剪力作用下αz_(0)变化对其他参数的影响,结果表明:随着αz_(0)的增大,桩土相对刚度、桩的抗弯刚度、桩身最大弯矩以及m值均减小,地面处土抗力和C值均增大,最大土抗力先减小后增大。算例分析表明:反演方法能够保证桩在地面处位移、转角、桩身最大弯矩及最大土抗力位置计算值与实测值相符。与现场试验实测值相比,土抗力最大误差在15%以内;与室内模型试验实测值相比,最大土抗力误差在5%以内;桩身弯矩和土抗力沿深度分布较m法合理。考虑地面处的土体抗力并将桩的抗弯刚度作为待定参数,能够更好地分析桩土的实际工作状况。

环锚预应力混凝土衬砌隧洞安全监测技术

结合国内所有大型环锚预应力混凝土衬砌隧洞水利工程的设计及施工资料,分析总结了各自的安全监测方法、仪器、施工技术等内容,并研究归纳出针对环锚预应力混凝土衬砌隧洞结构的安全监测技术及要求,对环锚预应力混凝土衬砌隧洞结构的发展提供支持。

Hydration Process of Cement-Based Materials by AC Impedance Method

AC impedance is a new method to study the changes of pore structure and the hydration degree during the hydration and hardening process of cement paste by the change of the electrochemical parameters. Employing AC impedance method, we studied the hydration and hardening process of cement paste with fly ash and slag, and analyzed the influence of different hydration age, water-binder ratio and mineral admixture on the impedance parameters. Moreover, we compared the results with those by the conventional porosity testing method and X-ray diffraction method. The results showed that AC impedance could be taken as a new technology in cement and concrete research.

水胶比和矿物掺合料对硬化水泥浆体微观孔隙特征参数的影响

通过将粉煤灰、硅灰和磨细矿渣按不同比例掺配替代同质量的水泥,测试分析水胶比和矿物掺合料对硬化水泥浆体微观孔结构的影响作用。结果表明:较大的水胶比减小了各浆体的含气量、平均气泡直径和气泡间隔系数,增大了气泡个数和气泡比表面积,尤其是含硅粉的试样增加最多,水胶比的变化对累计气泡面积的影响不大。随着粉煤灰或磨细矿渣掺量的增加,含气量和平均气泡直径均有降低的趋势,且掺量越多,降低越多,硅灰刚好相反;粉煤灰对优化气泡孔隙结构有有利作用;硅灰的加入和掺量上升显著增加了气泡个数和累计气泡面积;气泡小但数量少的矿渣浆体比表面积最大;矿物掺和料的加入有利于水泥混凝土的气泡间隔系数的降低,与气泡个数趋势相反。

在理论力学中寻找新思维

'理论力学'是工科院校的专业基础课,是连接'高等数学'等课程与'结构力学''桥梁工程'等后继专业课程的桥梁,是工科学生教育过程中由基础理论教育向工程实际教育的重要转折点。在'理论力学'实际教学过程中如何培养学生的创新思维,是高校的职责和使命。

小浪底排沙洞衬砌混凝土运行期应力状态评价

小浪底排沙洞是我国首例采用无粘结环锚预应力混凝土衬砌的水工隧洞,本文根据运行期间混凝土应变计所获得的大量实测数据,对3#排沙洞ST3-B段衬砌混凝土运行的应力状态进行了分析评价。结果表明,运行期衬砌混凝土自生体积变形持续增长,到2003年8月基本趋于稳定;混凝土的徐变发展在运行期基本保持稳定;当运行水位为最高水位时,所有混凝土应变计所在位置的混凝土应力均为压应力。分析结果认为,ST3-B观测段在最高运行水位也不会产生能够引起裂缝的拉应力,不会出现开裂和渗漏,能够保证正常使用,小浪底排沙洞处于安全运行状态。以期对无粘结环锚预应力混凝土衬砌的安全评价提供指导意义,为今后类似工程的设计提供重要的参考数据。

无黏结环锚预应力混凝土衬砌结构优化

针对水工高压隧洞环锚无黏结预应力混凝土衬砌的结构特性和已建工程在施工及运行过程中暴露出来的问题,提出了将锚索钢绞线由衬砌内部移至外侧表面、锚具槽由衬砌下部的双排布置改为衬砌底部的单排布置、减小衬砌厚度和锚索钢绞线根数的结构优化方案,并对结构优化依据、可行性和结构优化前后衬砌混凝土中预应力分布状态进行了分析论证。结果表明,本文提出的结构优化方案可显著减小隧洞岩石开挖量、衬砌混凝土浇筑量和锚索无黏结钢绞线用量;在保持衬砌预压应力水平不变的基础上,环向预压应力分布更为均匀,低应力区范围显著减小;结构优化后锚具槽混凝土易于回填密实,增强了锚具保护可靠性。

基于应变计观测数据的混凝土温度应力解析

混凝土温度应力测定一直是人们致力解决的科学难题。本文根据振弦式混凝土应变计的工作原理,提出了基于混凝土应变计观测数据的温度应力计算公式,并采用电热带给试件直接施加温度作用的方法,模拟弹性约束条件进行了温度应力试验测定,确定了计算公式中温度应力修正系数与温度变化的关系。研究结果表明,振弦式混凝土应变计可以用来测定均匀温度作用产生的温度应力,根据本文提出的计算公式得到的温度应力计算值与实测值吻合良好。

基于锚索监测数据的环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构可靠性分析

与环锚有黏结预应力混凝土衬砌相比,环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构具有许多突出优点,但可靠性问题是制约其得以普遍应用的关键。用于评价环锚无黏结预应力混凝土衬砌结构可靠性的重要参数之一是锚索的应力状态变化情况。基于小浪底排沙洞锚索测力计的长期监测资料,本文对隧洞运行过程中温度和水头变化对锚索应力状态的影响进行了分析,并据此对这种结构形式锚索的可靠性进行了评价。结果表明:温度变化对锚索应力状态具有显著影响,而洞内水头变化的影响则很小。小浪底排沙洞已安全运行10多年,经历了最高设计水头的考验,锚索预应力一直处于比较稳定的状态,表明并未发生无黏结钢绞线的断裂或松弛现象,锚索的锚固状态良好,衬砌结构的可靠性不存在问题。

无粘结环锚预应力混凝土衬砌隧洞的锚索应力状态变化

结合小浪底排沙洞实测资料,对无粘结环锚预应力混凝土衬砌隧洞的锚索应力测定方法进行了探讨,并对施工期和运行期的锚索应力状态及其变化规律进行了分析。研究结果表明,用锚具改装而成的锚索测力计可以用于测定无台座张拉锁定环锚结构的锚索应力,并且具有理想的精度。施工期锚索张拉引起的混凝土徐变会导致约15%的预应力损失,运行期的温度变化对锚索应力状态具有显著影响,锚索张力随着温度的升高而减小,锚索测力计应变读数与温度变化的关系为:?T=2.005×10-6?T。运行期隧洞内水压力作用主要由混凝土衬砌和围岩承担,内水压力变化对锚索应力状态影响不大。