适宜水工混凝土内环境的矿化微生物梯度驯化优选

水工混凝土内部高碱性环境限制了微生物混凝土的自修复效能。利用梯度驯化方法可提高矿化微生物对高碱度的耐受性,优选出适宜混凝土孔隙内环境并具备高诱导矿化沉积能力的增强嗜碱型微生物。首先,在实验室高碱性环境下,对比巨大、科氏、枯草、巴氏等4种芽孢杆菌的活性及诱导矿化沉积量,初选耐碱性较好的微生物并对其开展耐碱性梯度驯化;随后,综合分析驯化微生物对混凝土力学性能、吸水性、渗透性和自愈能力的影响,通过扫描电子显微镜和X射线衍射对矿化产物微观形态和组成进行分析。结果表明:相较于巨大、科氏和枯草芽孢杆菌,巴氏芽孢杆菌在高碱性条件下表现出更强的活性,梯度驯化技术可进一步提高巴氏芽孢杆菌在高碱性环境中的活性,并证实通过该方法增强的耐碱性具有后代保留的特性;与掺未驯化微生物组试样相比,掺驯化微生物混凝土试样养护28 d的抗压强度提高了16.59%,吸水系数降低了37.74%,渗透系数减小了19.22%;掺驯化微生物混凝土试样的裂缝自修复试验得到裂缝最大修复宽度为0.57 mm,超过了未驯化微生物组的0.44 mm。本研究为基于微生物诱导矿化沉积技术的微生物水工混凝土研发和应用提供理论依据和技术支撑。

变化温度下岩石混凝土界面剪切损伤特征

环境温度变化改变了隧洞围岩与衬砌界面的力学性能,直接影响着衬砌结构的承载特性和隧洞围岩的安全稳定性。通过设计三种变温养护模式干预方案,进行混凝土单轴压缩和岩石混凝土直剪试验,获得不同温度变化干预下混凝土应力-应变曲线和岩石混凝土界面剪切应力-位移曲线,分析变化温度干预下岩石混凝土力学性能、相对刚度及界面剪切损伤演化速率的变化规律。结果表明,初始干预温度越高,界面抗剪强度峰值和剪切刚度越大、岩石混凝土相对刚度越大、界面峰后剪切脆性越好、界面剪切损伤演化速率越大,初始干预温度的影响占主导地位;岩石混凝土相对刚度与界面剪切损伤演化速率呈正相关关系。相关研究成果可为高地温及变温环境下隧洞衬砌结构承载性能评价提供理论支撑。

基于断裂能的混凝土弹塑性损伤本构模型和尺寸效应研究

为研究混凝土断裂特性与尺寸效应,引入断裂能和等效应变表示混凝土的损伤演化规律,结合混凝土塑性变形特征,提出基于断裂能的混凝土弹塑性损伤本构模型,并建立相应的数值计算模型。为验证数值计算结果的合理性,引入改进的能量尺寸效应公式进行对比分析。通过对三点弯曲梁的有限元数值模拟和断裂参数敏感性分析发现,尺寸较小的梁失效时,断裂过程区未扩展至特征长度,限制了能量耗散,从而提高了梁的抗断裂能力,增强了梁的名义强度;随着尺寸增大,失效时的断裂过程区逐渐接近特征长度,梁的名义强度逐渐减小;当断裂过程区达到特征长度后,结构名义强度不再随梁尺寸的增大而减小。

基于XFEM的大体积结构波动传播规律及裂纹反演方法

大体积混凝土结构被广泛应用于土木、水利等领域的重大工程中,而混凝土抗拉强度低的力学特性决定了其易产生裂纹,因此,发展高效的检测方法,识别大体积混凝土结构中的裂纹信息十分必要.论文提出了一种新的方法,通过提取响应信号频谱中特定频率的幅值特征,基于BP人工神经网络建立幅值特征与裂纹信息间的映射关系,从而有效识别出裂纹信息.首先采用扩展有限元法(eXtended Finite Element Methods, XFEM)和人工吸收边界模型,分别模拟了单裂纹和双裂纹情形下,大量不同裂纹信息下特定位置传感器的响应,分析其频谱曲线并提取特征,建立频谱特征—裂尖位置数据集,以训练人工神经网络,测试集的反演效果显示,该方法具有较好的准确度,可有效识别出裂纹信息.

双江口大坝心墙盖板混凝土开裂主次因素的定量分析

针对大渡河流域双江口大坝心墙盖板混凝土的开裂问题,文章从温度应力、固结灌浆抬动力及围岩松弛卸荷三方面对裂缝成因进行了定量分析。结果表明:当未采取有效温控措施时,浇筑7 d后混凝土所受平均温度应力增加至2.0 MPa,防裂安全系数降低至1.05~1.1。在固结灌浆时,温度应力进一步叠加盖板抬动产生的0.3~0.5 MPa水平拉应力,则所受拉应力增加至2.3~2.5 MPa,超过混凝土自身抗拉强度,安全系数降低至1.0以下,必然发生开裂。此外,由于浇筑时间更晚、高程更高、开挖更早和围岩松弛卸荷程度更高等因素,自2019年至2021年的裂缝数量及总长度涨幅达10倍。

大中型泵站施工中自密实混凝土运用分析

自密实混凝土能够满足以泵站为代表的水利水电工程建设发展的要求。基于新时期水利工程建设发展的背景,以水泵工程为主要研究对象,在简单介绍自密实混凝土施工技术应用内容的基础上,结合实际的大中型泵站项目案例,探讨其中应用的自密实混凝土施工技术,明确在实际施工中需要重点关注的内容,旨在为相关工程的施工建设提供借鉴的经验和思路。

水工建筑设计中大体积混凝土结构温度裂缝防治措施

在国内社会建设发展、大众生产生活中,水工建筑是非常重要和关键的一个组成部分,具有控制和调节水流、防止洪水破坏、开发和利用水资源等等重要的功能性。从水工建筑设计工作角度出发,由于建筑整体上的形体大、结构复杂,为了确保水工建筑施工质量和施工效率,就需要在水工建筑设计中应用大体积混凝土结构。然而,由于大体积混凝土结构比较大,受于各类因素的影响之下,容易导致其出现一定裂缝情况,其中之一就是温度因素影响之下所形成的裂缝问题。虽然后期可以采取对应的措施进行补救操作,然而这既浪费了大量的资源,水工建筑整体美感也无法得到保障。因此,针对水工建筑设计中大体积混凝土结构温度裂缝问题需要保持高度重视,并且针对性采取防治措施。

坝体混凝土碳化影响下的拱坝工作性态研究

为研究坝体混凝土碳化作用下的拱坝工作性态,以某抽水蓄能电站下水库拱坝为例建立了三维有限元分析模型,并结合弹塑性理论、等效应力与强度折减法分析了碳化前后温升与温降工况下的拱坝应力与安全稳定性变化情况。结果表明,混凝土碳化对温降工况下坝体拉应力和压应力的影响程度均要大于温升工况,拉应力对碳化影响较为敏感,温降工况下拉应力增大约4.23%;碳化作用对温升工况下的拱坝-坝肩整体稳定性大于温降工况,温升工况下碳化后的安全系数约降低了2.41%。研究结果可为同类工程的安全运行提供参考。

水利工程施工中混凝土防裂技术的优化与应用探讨

在水利工程项目中,预防和控制混凝土裂缝是工程质量保障的核心环节。本文深入研讨了水利施工中预防混凝土裂缝的多种措施,涵盖材料筛选与配比调整、施工流程的精细化管控等领域。同时,本文还详尽剖析了混凝土裂缝产生后的修复技术,涉及裂缝的详尽勘查与综合评判、修补材质与手段的选择以及加固工艺的运用。通过综合采用这些技术措施,可以大幅度减少混凝土裂缝的生成,提升水利工程项目的整体品质与安全性。

混凝土面墙在碾压混凝土重力坝中的应用研究

众所周知,当下我国处于非常重要的城市现代化和农村城镇化建设发展阶段,各类不同类型的建筑工程项目在国内各地建设和施工,水利工程项目就是其中之一。而在这一过程中,混凝土勉强技术得到广泛的应用和推广,之所以具有这一趋势,主要原因在于混凝土面墙施工技术可以适应碾压混凝土重力坝快速施工、缩短工期、降低模板造价等等有点,已经在国内外的诸多工程中进行应用,并且取得了良好作用和效果。在当下国内城市现代化和农村城镇化建设背景对水利工程建设质量、效率等等方面提出更高要求的背景下,对于混凝土面墙在碾压混凝土重力坝中的应用需要保持高度关注和重视,使之发挥出技术优势和价值,促进碾压混凝土重力坝施工质量和效率的全面提升。

河道护坡工程中植生混凝土性能研究

采用植生混凝土表层覆土植草、覆土未植草、未覆土未植草和普通土体,设置1∶3、1∶1两种边坡和25~30 mm、20~25 mm、15~20 mm三种骨料粒径以及高羊茅种植物,研究了河道护坡工程中植生混凝土性能。研究表明:种植物根系有利于提高护坡性能,其土壤固结能力较强;植生混凝土表层覆土植草可以减少近80%土质边坡的土壤损失;坡度为1∶3相比于1∶1时具有更高的坡度土壤反滤拦截作用,无论表层是否覆土植生混凝土均具有较好的固体杂质拦截效果,其中拦截能力最高的是覆土植生混凝土。

论和谐美学在水利工程中的美学价值与工程实效

和谐美在水工建筑设计中的应用是当前社会经济发展和审美需求提升的必然结果。水工建筑不仅在社会经济建设中发挥着重要作用,也逐渐成为旅游产业的重要组成部分。在这一背景下,和谐美的应用不仅体现在水工建筑自身的美学价值上,更体现在其与自然环境和人文景观的和谐统一上。本文首先探讨了和谐作为建筑美的普遍基础法则,分析了西方和东方美学史中对和谐美的不同理解和追求。随后,文章深入探讨了和谐美在水工建筑设计中的应用意义,包括提升水工建筑与自然环境的融合度、增强功能性和实用性,以及提升建筑的文化内涵和精神价值。最后,文章提出了和谐美在水工建筑设计中的应用策略,包括加强水工建筑自身的和谐美设计、与自然环境的和谐美设计,以及与人文景观的和谐美设计。通过这些策略的实施,旨在为新时期的水工建筑设计提供指导,促进水工建筑的美学价值和质量的全面提升。

基于改进YOLOv7的水工混凝土结构表观病害检测

针对水工混凝土结构表观病害尺度不均、分辨率低、背景干扰大,现有目标检测算法精度和效率较低的问题,提出了一种改进的YOLOv7检测模型,首先,在主干网络的三个特征输出层后加入CBAM注意力机制,从空间和通道两个维度强化网络对目标特征的关注度;其次,在颈部替换路径聚合网络(PANet)为加权双向特征金字塔网络(BiFPN),进一步融合了浅层的位置信息和深层的语义信息,有效改善了表观病害的检测效果,并替换CIoU为SIoU作为定位损失函数,提高了回归的精度;最后,采用生成对抗网络(GAN)等方式对数据集进行加强,并对检测效果进行可视化处理。试验结果表明,改进后的YOLOv7模型收敛更快,分类精度更高,mmAP值达到89.4%,较YOLOv7提高了3.2%,效果优于其他目标检测算法,实现了病害的实时检测。

水下凿岩冲击对邻近堤岸影响的现场试验

水下凿岩棒法是一种简便高效的破岩清礁技术,然而凿岩冲击强大能量的瞬间释放引起的岩土层振动将波及邻近建(构)筑物,进而削弱其正常服役能力。依托广州液化天然气应急调峰气源站配套码头工程取水口凿岩清礁项目,通过现场实测,探索水下凿岩冲击作用下堤岸振动响应规律。试验结果表明:水下凿岩冲击作用下堤岸振速响应很快达到峰值后逐渐衰减,单次凿岩堤岸振动持续时间0.2~0.5 s,距离凿岩点越近,振动响应越及时,响应衰减得也越快;堤岸振速峰值随凿岩点距增大而衰减,其中竖向衰减最显著,垂直堤岸方向衰减较弱,此外堤岸呈现出整体向垂直堤岸方向运动趋势;堤岸峰值振速随落锤高度增大而增大,但当落锤高度增大至一定时,继续增大落锤高度,堤岸振动响应增大并不明显。参考水下爆破安全距离计算方法,通过求解凿岩锤水下运动方程,给出了水下凿岩邻近结构振动速度峰值实用计算方法。

三轴加卸载下混凝土损伤特性及抗渗性能研究

地下跨江隧道混凝土衬砌在其服役期间会承受车辆等循环荷载的作用,导致混凝土衬砌产生不同程度的力学损伤,从而弱化了混凝土衬砌的抗渗性能。为此,针对高性能混凝土开展了三轴循环加卸载试验,研究了三轴循环加卸载全过程中高性能混凝土变形及力学特性、力学损伤特性及抗渗性能演化规律及机制。研究结果表明:①循环加卸载引起的混凝土力学损伤随循环次数的增加而逐渐增大,并与塑性应变呈现出良好的指数形式演化关系。②循环加卸载下混凝土渗透率演化规律可分为稳定期、迅速增长期、缓慢变化期3个阶段,其中,围压水平对渗透率演化的第一阶段和第三阶段有明显的影响。③Logistic经验模型可以很好地描述混凝土渗透率与力学损伤之间呈现出的3阶段演化规律。研究结果有助于了解三轴循环加卸载全过程中高性能混凝土抗渗性能及力学损伤演化机制,同时可为确定不同应力水平下混凝土结构物力学损伤及抗渗性能提供参考。

高层建筑混凝土结构设计中的抗震设计

随着城镇化的快速发展,高层建筑的需求不断扩大,而我国地震频发,高层建筑抗震设计已作为最核心的要求之一。传统的抗震设计方法遇到了前所未有的挑战,如何提高这些建筑的抗震性能成了一个迫切需要解决的问题。根据最新的抗震设计研究理论,提出了一系列有效策略旨在提升高层混凝土建筑的抗震能力设计,确保高层建筑在面对地震作用时的可靠性与安全性,保障人们的财产安全。

圆形水池一次与二次衬砌接触面模拟方法

为了研究一次衬砌与二次衬砌之间的连接与受力特征,采用各向异性的接触面本构薄层单元,建立圆形高位水池结构的三维数值模型,分析了不同钢筋直径及钢筋布置间距下的钢筋应力及衬砌间的错动量。结果表明,钢筋直径及钢筋间排距对钢筋应力和衬砌间的错动量影响较小,钢筋应力均远小于钢筋屈服强度,衬砌间的最大错动量为3mm。计算方法避免了完全几何接触算法存在的收敛性问题,研究成果可为类似工程结构的计算提供参考。

再生混凝土水工结构对海洋氯离子的抗渗性能研究

混凝土水工结构对海洋氯离子的抗渗性直接影响结构使用寿命,文章通过再生混凝土毛细水上升高度试验和快速氯离子扩散系数试验,测得再生混凝土对海洋氯离子的抗渗性能。结果表明:增大再生细骨料替换率不利于混凝土的抗侵蚀性,建议再生混凝土配比中适当增大粗骨料替换率,可采用替换粗骨料75%,替换细骨料25%的方案。研究结果为再生混凝土在海洋水工结构中的利用提供借鉴。

基于数据驱动的大体积结构裂缝深度反演

裂缝是混凝土结构的主要病害,查明裂缝的深度能够为结构的耐久性和安全性评价提供可靠的信息,但同时也是混凝土结构检测的难点之一。提出了一种基于数据驱动的学习算法,通过考察波经过带缝结构传播的信号预测裂缝深度,采用扩展有限元法(Extended finite element methods,XFEM)和边界吸收层模型模拟了带缝大体积混凝土结构中的波传播过程,将接收点的观测信号和裂缝信息配对。基于人工神经网络的机器学习模型建立了基于XFEM数据集的裂缝深度预测模型。对于含未知裂缝信息的混凝土结构,通过测得的观测点信号,利用建立的机器学习模型实现裂缝深度的实时预测。通过2个数值算例验证了该算法的性能,结果表明所提出的数据驱动算法能够准确预测裂缝深度。

高空工程大体积混凝土结构后锚固技术研究

后锚固技术是一种广泛应用于改造及扩建工程中的重要技术,具有节能环保、经济适用等特点。水电工程因其大体积混凝土结构使改造工程大多处于高空环境而导致施工困难,重点针对水电改造及扩建工程中因高空施工环境复杂,限制因素多而导致的施工过程难度大、风险高,施工质量、进度及安全不可控的问题展开研究,并通过应用实例表明:其在高空作业下制造了安全施工全过程闭环,且对植筋技术进行改造,具有良好的推广应用价值。