宝日希勒露天矿边坡裂缝位移自动监测系统

介绍了露天矿边坡裂缝位移自动监测系统的组成、测试原理、特点及在宝日希勒露天矿的应用效果。

高桩码头裂缝张开位移安全监测模型

根据因变量和自变量的变化规律,提出高桩码头裂缝张开位移的主要影响因素为温度分量、风分量、堆载分量和时间效应。首先给出了这些因素的表达式,在此基础上,分别建立了裂缝张开位移的统计模型和最小二乘支持向量机模型,进而开发了这些模型的评估方法。利用模型对某高桩码头COD数据序列进行拟合预测,验证了模型的有效性和合理性。结果表明,所提出的模型具有较高的精度和一定的预测能力,可以为高桩码头的数据分析和安全监测提供科学依据。

钢纤维高强混凝土断裂能及裂缝张开位移

通过对钢纤维高强混凝土和高强混凝土试件的楔劈拉伸试验,探讨了钢纤维体积率(φf)和切口相对深度对钢纤维高强混凝土断裂能(GfF)和临界裂缝张开位移(cδ)的影响。结果表明:随着φf的增加,GfF、临界裂缝嘴张开位移(fδmc)、临界裂缝尖端张开位移fδtc均线性增加,钢纤维高强混凝土断裂能增益比、临界裂缝嘴张开位移和临界裂缝尖端张开位移的增益比亦基本呈线性增加。随着切口深度的增加,GfF和高强混凝土断裂能GF都有不同程度的减小。相对于高强混凝土,切口深度变化对GfF的影响较小。在试验的基础上,提出了GfF和Qfmc的计算公式。

采用荷载-裂缝张开口位移曲线确定混凝土三点弯曲梁的断裂能

在采用荷载-裂缝口张开位移曲线确定断裂能思路的启发下,假设带缺口梁旋转点为等效虚拟裂缝的尖端点,根据旋转角和断裂功的概念,推导出了由三点弯曲梁试验测定的荷载-裂缝口张开位移曲线计算断裂能的计算公式,进行了不同高度的三点弯曲梁断裂试验,使用新公式计算了断裂能。结果表明,在试验范围内由荷载-裂缝口张开位移曲线计算的断裂能接近于采用RlLEM方法确定的断裂能,且变化较为稳定,可认为不存在尺寸效应。

高温后混凝土的裂缝张开位移

进行了高温后混凝土楔入劈拉法断裂试验,研究裂缝扩展全过程中裂缝口张开位移与裂缝尖端张开位移之间的关系.根据裂缝口张开位移-裂缝尖端张开位移曲线判断起裂荷载,并与采用荷载-裂缝口张开位移判断的起裂荷载进行比较,两者能较好吻合.采用两参数和铰链模型由实测裂缝口张开位移值计算裂缝尖端张开位移,并与试验尖端张开位移值进行比较,发现两参数模型更为准确.确定高温后混凝土楔入劈拉试件裂缝尖端张开位移与裂缝扩展长度的关系,两者呈指数关系.

反分析法确定钢纤维水泥砂浆拉应力与裂缝张开位移关系

在数值模拟钢纤维混凝土结构或构件和用基于断裂力学理论的设计方法设计钢纤维混凝土结构或构件时,钢纤维混凝土材料σ-w关系是一个重要的材料参数。该文根据三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移(CMOD)曲线用反分析法确定了钢纤维水泥砂浆的σ-w关系。试验制作了五种不同体积含量的钢纤维水泥砂浆单轴拉伸试件、圆柱体压缩试件和梁试件,钢纤维体积含量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%。试验发现,当钢纤维体积含量较小时,三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移曲线呈现CMOD软化特性;而当钢纤维体积含量较大时,三点弯曲缺口梁的荷载与裂缝张开位移曲线呈现CMOD强化特性。对有CMOD软化特性的钢纤维水泥砂浆,可用三折线软化模型来模拟钢纤维水泥砂浆的σ-w关系;对有CMOD强化特性的钢纤维水泥砂浆,可用应力跌落-常残余强度模型来拟合。

基于能量理论的混凝土梁裂缝口张开位移分析

混凝土结构在未使用之前往往已经存在裂缝,在外荷载作用下,混凝土内部微裂缝会不断产生、扩展,成为混凝土破坏的根源,因此有必要计算混凝土已有裂缝口的张开位移。应用基于能量理论的裂缝扩展准则和虚拟裂缝模型,通过编程来模拟混凝土梁混合裂缝的扩展,对于混凝土梁裂缝口张开位移的计算是有效的;切口深度增大时,裂缝口张开位移增大;弹性模量增大时,裂缝口张开位移减小,混凝土的抗裂性能得到加强。

基于临界裂缝口张开位移的混凝土试件最大荷载的优化设计

将最大荷载和临界裂缝口张开位移在混凝土失稳断裂点处结合起来,以一个量化数学模型同时评价构件的安全性和裂缝的稳定性。以双G断裂模型为理论基础,通过混凝土三点弯曲梁和楔入劈拉试件的断裂试验,运用最小二乘原理和交叉检验方法进行优化设计,建立了构件所能承受的最大荷载和临界裂缝口张开位移关系的量化数学模型。本模型基于弹性模量、试件高度、初始裂缝长度等参数。与断裂试验的实测结果相比较,模型的均方根精度在三点弯曲梁系列达到97.1%,在楔入劈拉试件系列达到93.9%,平均预测精度95.5%。利用该模型,可以在混凝土裂缝扩展中以失稳断裂为标准,对最大荷载进行优化设计并监测构件在使用过程中的可靠性。

基于弥散与分离裂缝模型的混凝土开裂比较研究

裂缝扩展是影响混凝土结构非线性响应的重要因素,其扩展深度与张开位移是评价结构安全性的重要指标。基于弥散裂缝框架,该文建立了等效裂缝张开位移与损伤因子、断裂带宽度之间的函数关系。分别采用弥散、分离两类裂缝模型模拟I型断裂和I-II混合型断裂试验,二者在结构承载力、裂缝扩展和裂缝张开位移方面均获得了基本一致的结果。数值算例表明弥散裂缝模型与分离裂缝模型计算精度接近但其效率更高。

混凝土三点弯曲梁裂缝断裂全过程数值模拟研究

考虑裂缝黏聚力的作用,基于Paris位移公式推导出混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程中断裂过程区上的裂缝张开位移的解析表达式。采用起裂韧度作为裂缝起裂及扩展的判断标准,提出了荷载作用下混凝土裂缝起裂、扩展及失稳破坏全过程的数值模拟方法,并分别与国内外断裂试验实测值及有限元计算值进行了比较。结果表明,本文提出的数值模拟方法形式简单且精度较好。

三点弯曲下钢纤维高强混凝土张开位移

通过钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了相对切口深度、粗骨料最大粒径、水灰比和钢纤维体积率等因素对钢纤维高强混凝土临界裂缝张开位移(裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移)的影响。结果表明,可采用诸因素对嘴尖比(裂缝嘴张开位移与裂缝尖端张开位移的比值)的影响来反映其对临界裂缝张开位移的影响;影响因素不同,嘴尖比随之变化的趋势也不同。根据临界裂缝扩展长度与张开位移之间的几何关系,提出了临界裂缝扩展长度的计算方法;在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土临界裂缝尖端张开位移的计算公式。

考虑垂向摩阻的裂缝拟三维延伸模型

裂缝拟三维延伸模型具有极快的收敛速度、令人满意的计算精度和较强的适应性,但该类模型中没有考虑垂向摩阻,计算得到的裂缝高度偏大,不能模拟存在缝高失控的裂缝三维延伸过程。推导存在垂向摩阻的裂缝宽度解析表达式,考察裂缝张开位移判据的精度,认为对于常规水力裂缝没有必要进行小范围屈服修正。在此基础上,考虑双线性流动模式和压裂液的初滤失,建立改进的裂缝拟三维延伸模型。实例模拟分析表明:改进模型精度更高;当隔层应力差较大时,下缝高的延伸极其缓慢,有利于底水油藏压裂;当隔层应力差极小时,裂缝高度与长度近似相等,但由于重力差作用,上、下缝高仍有明显差异。

采用DIC技术的超高性能混凝土的断裂性能研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)的Ⅱ型断裂性能,对不同初始缝高比(a/W)的UHPC双缺口立方体(DNC)试件进行了抗压试验。基于数字图像相关(DIC)技术分析了UHPC的DNC试件的失效特征和裂缝扩展过程,得到了UHPC的Ⅱ型断裂参数,并评估了不同a/W下UHPC的断裂性能。试验表明:试件的破坏模式为沿缺口尖端发生局部偏剪切破坏,其主裂缝包括斜裂缝和左、右垂直裂缝,试件的荷载-位移曲线呈现出双峰值现象,两个峰值荷载分别对应斜裂缝和垂直裂缝充分扩展的时刻;斜裂缝和垂直裂缝的张开位移(COD)和滑移位移(CSD)与韧带高度近似呈线性关系;随着a/W的增大,起裂荷载减小,断裂韧度和断裂能先增大后减小,斜裂缝的长度和起始角减小,斜裂缝缺口尖端处的COD减小,CSD基本不变。

混凝土坝裂缝失稳扩展判据

由于混凝土坝裂缝在失稳扩展前常发生亚临界扩展,难以测量混凝土坝裂缝尖端张开位移,且通过试验获得稳定的临界裂缝尖端张开位移比较困难,因此不能直接应用裂缝尖端张开位移理论分析混凝土坝裂缝失稳扩展.针对该问题,推导了裂缝开度与裂缝尖端张开位移之间的几何关系,通过类比建立了一个基于实测的裂缝开度δ的裂缝失稳扩展判据,提出了以统计学原理及小概率法确定判据中临界裂缝开度cδ的方法,并给出了确定临界裂缝开度cδ的具体步骤.研究表明,该判据具有一定的适用性和可操作性,能直接应用于大坝的安全管理.

混凝土裂缝端部粘聚力的计算

混凝土裂缝端部断裂过程区的粘聚力分布是导致混凝土断裂呈现非线性特性的重要原因。基于混凝土的断裂特性和虚拟裂缝端部存在粘聚力的分析模型 ,并通过分布函数的特性分析 ,提出了粘聚力分布函数的两种简化表达式 :一为单参数待定式 ,另一为双参数待定式。由变形体叠加原理 ,推导出计算单参数待定函数公式和计算双参数待定函数代数方程组。进而通过裂缝张开位移实测数据即可求得粘聚力分布 。

基于起裂韧度准则的混凝土裂缝黏聚区特性

基于起裂韧度扩展准则和黏聚裂缝模型研究混凝土断裂全过程中的裂缝尖端黏聚区特性;利用不同尺寸的带裂缝三点弯曲梁试件,计算得到了裂缝尖端黏聚区的长度、黏聚力、裂缝张开位移等,并采用现有试验成果和有限元方法计算成果对本文结果进行了验证。分析结果表明:最大黏聚区长度以及峰值时刻对应的临界黏聚区长度随试件尺寸增大而逐渐增大,最大黏聚区长度受拉伸软化曲线影响;裂缝断裂全过程曲线受软化曲线影响较小;当外荷载达到峰值后裂缝张开位移近似为线性分布,黏聚力分布受拉伸软化曲线影响较大。

纤维水泥基复合材料传感器用于弯曲裂缝监测

为了及时获得构件开裂及裂缝发展情况信息,提出了一种将混杂纤维水泥基复合材料传感器(FCCS)埋入构件中,并通过实时测量其电阻,实现构件健康监测的方法。试验研究了6组不同纳米炭黑、碳纤维和钢纤维掺量水泥基传感器的机敏性,对其弯曲破坏开裂及裂后荷载、挠度、裂缝张开位移(Scod)及电阻变化率(Rfcr)进行测量。结果表明:纤维水泥基复合材料传感器的电阻变化率随受拉侧裂缝张开位移增大而增大,且一次线性拟合的决定系数均在0.98以上,表明其具有较好的相关性;掺加碳纤维的FCCS拥有较高的电阻变化灵敏度。

基于楔入劈拉测试方法的全级配大坝混凝土裂缝扩展试验研究

为了研究全级配大坝混凝土裂缝扩展机理,针对3组不同缝高比的全级配大坝混凝土带缺口立方体试件开展了楔入劈拉试验,同时采用数字图像相关方法测量试件表面位移。结果表明:峰值荷载随着初始缝高比的增大而减小。虚拟裂缝长度在裂缝尖端位移达到临界值时达到最大,且随着初始缝高比的增大而减小。宏观裂缝扩展速度和有效裂缝长度随着初始缝高比的增大而减小。有效裂缝长度随着骨料粒径增加而增加,且增长倍数随骨料粒径和试件有效高度的增大而增大。

聚乙烯醇纤维混凝土动态断裂过程试验研究

为探究纤维体积掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)断裂过程的影响,基于50 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同纤维体积掺量(0%、0.75%、1.50%、2.25%、3.00%)的PVA-ECC中心切槽半圆盘弯曲(NSCB)试件进行冲击试验,同时结合超高速数字图像(DIC)相关试验系统对PVA-ECC材料的动态断裂过程进行试验研究,得到了预制裂纹尖端张开位移的变化规律以及各组试件的临界裂缝尖端张开位移(CTODC)。结果表明,当不添加PVA纤维或添加较少(小于1.50%)时,裂尖宏观裂纹基本出现在裂尖荷载的峰值时刻处,而随着PVA纤维掺量的增加,裂尖宏观裂纹的出现显著早于裂尖荷载的峰值时刻,并且纤维体积掺量越大,裂尖宏观裂纹出现得越早,裂纹扩展至完全断裂的时间也显著增加。添加聚乙烯醇纤维可以显著提高混凝土试件的CTODC值,提高试件的阻裂能力,相同冲击荷载下,体积掺量为2.25%的聚乙烯醇纤维试件具有较大的CTODC值。

强度等级对混凝土双K断裂参数的影响

将线弹性断裂理论与虚拟裂缝模型相结合,利用三点弯曲梁试件在试验中测得了最大荷载、裂缝口张开位移等参数,并据此计算了尺寸为1 100mm×300mm×300mm的3组不同强度等级混凝土试件的起裂荷载、临界有效裂缝长度、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度(即双K断裂参数)。结果表明,起裂荷载、最大荷载、起裂断裂韧度、失稳断裂韧度均随试件强度等级的增大而增大,且起裂荷载占失稳荷载的比重亦随试件强度等级的增大而增大,试件从起裂到破坏持续时间随强度等级的增大而变短。起裂韧度与失稳韧度的比值小于起裂荷载与最大荷载的比值。试件设计强度等级越大,临界有效裂缝长度值越小,延续越差,脆性越大,由起裂到失稳的时间亦越短。