A theoretical model for Reynolds-stress and dissipation-rate budgets in near-wall region

A 3-D wave model for the turbulent coherent structures in near-wall region is proposed. The transport nature of the Reynolds stresses and dissipation rate of the turbulence kinetic energy are shown via computation based on the theoretical model. The mean velocity profile is also computed by using the same theoretical model. The theoretical results are in good agreement with those found from DNS, indicating that the theoretical model proposed can correctly describe the physical mechanism of turbulence in near wail region and it thus possibly opens a new way for turbulence modeling in this region.

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

滑坡灾害是威胁黄土高原人民生命和财产安全、城镇与重大工程建设与运营的重大地质问题。针对黄土高原滑坡灾害形成的动力学机制问题,在大量的调查统计、试验与理论分析基础上,总结得出区域构造应力是黄土高原滑坡高发的主要驱动力,它是滑坡分区分带群发的控制因素,是黄土滑坡的"第一元凶";边坡构造应力既造就了结构面,又不断地改造和松动着结构面,持续地肢解着边坡的完整性,它是单体滑坡形成的主要驱动力,是黄土滑坡的"第二元凶";黄土是一种特殊的结构土,具有极强的水敏性,在土体应力驱动下极易灾变,黄土的这种易灾特性是土体灾变的内在原因,是黄土滑坡的"第三元凶";大量的滑坡发生都与水有关,地表水大量渗入黄土浅表部,会引起浅表崩塌和溜滑灾害,而当水沿着微、细、宏观优势通道进入黄土深部后,就可能引起深层滑坡,因此,动水渗透作用是黄土滑坡的"主凶";工程扰动既会改变边坡原有的应力状态,进而扩展和松动已有的结构面,现今,工程扰动已经成为一种诱发地质灾害的重要地质营力,是黄土滑坡的"帮凶"。

寒冷地区某渡槽裂缝成因及钢筋锈蚀对耐久性影响

北方寒冷地区某大型调水渡槽,采用大跨度三向预应力钢筋混凝土结构。在其施工建设期间,检查已建渡槽槽墙表面有竖向长裂缝、流白膏、碱蚀渗水的现象,敲击墙面内部有空鼓声音。为了研究上述问题,采用理论分析、数值计算方法,从预应力张拉、积水冻胀、环境温度等方面考虑,分析表明槽墙表面裂缝和内部空鼓缝是积水冻胀造成的。非线性有限元精细模型计算和钢筋锈蚀耐久性分析结果表明:(1)冻胀量达到0.4%时,管周边出现纵向拉裂缝,当冻胀量达到1%时,表面开始出现竖向裂缝,冻胀量达到3%时,表面形成长裂缝,内部空鼓缝贯通;(2)灌浆孔道有空气和积水恶劣工况下,预应力钢筋发生锈蚀,速率达到0.102 mm/a;空鼓缝深度8 cm且管内破裂进水,其锈蚀速率为0.024 mm/a,15 a后其重量损失率即可达6%;当空鼓缝深小于8 cm时,10 a后竖向普通钢筋的锈蚀将致槽墙生成新的锈胀裂缝。建议对渡槽进行二次灌浆并控制好灌浆质量及做好保温和防水措施,防范渡槽产生新裂缝。

蚌埠钻孔应变受抽水干扰的分析

分析了蚌埠地震台体应变受抽水的干扰情况,并给予了较合理的解释。通过对蚌埠台体应变数据的趋势变化分析,认为抽水干扰不是影响该台体应变观测数据趋势变化的主要因素;又通过区域不同台站体应变数据的对比分析,得到区域应力场是影响应变观测曲线变化的主要因素的论断。为使用该台体应变数据提供了参考,同时也为体应变的选址提供了参考实例。

独柱式桥墩帽梁的力流线模型设计方法

针对利用浅梁理论进行独柱式桥墩帽梁设计产生较大偏差的情况,提出基于深梁力流线模型理论的应力扰动区(D区)设计方法,并将其应用于独柱式桥墩帽梁的分析和设计中。该方法用力流线表征D区内部的主要传力路径,根据边界条件确定力流线的数学物理方程,据此推导力流线沿程横向拉力的解析计算式。对3种独柱式桥墩帽梁(矩形、倒梯形和花瓶形)进行有限元分析,验证所提出横向拉力计算式的正确性,并以某布置有双支座的花瓶形墩帽为例,说明力流线模型设计方法的应用流程。结果表明,依据力流线模型所提出的横向拉力计算公式具有形式简洁、计算精度高、物理意义明确的特点,可方便可靠地用于独柱式桥墩帽梁的设计。

预应力梁桥齿板锚固区配筋设计新方法

预应力混凝土梁桥的齿板锚固区,由于存在着几何形体上的突变,集中锚固力的作用以及预应力钢束局部弯曲引起的径向力作用,易产生开裂甚至剥落破坏,因此齿板锚固区的抗裂配筋设计十分重要。以7种典型局部作用效应刻画齿板锚固区内拉应力的集中分布特征,并在此基础上形成了齿板锚固区拉压杆模型,初步形成预应力混凝土梁桥的抗裂钢筋设计新方法。

开采扰动区域动力灾害钻孔应变监测预警研究

为了研究深部开采动力灾害与钻孔应变之间的联系,通过数值计算分析"孤岛采区"在周边采区开采过程中应力场演变规律以及分布形态,基于钻孔应变理论分析,建立钻孔应变监测预警观测站,耦合分析钻孔应变与区域开采矿震活动规律,验证钻孔应变监测可靠性。研究表明:开采扰动导致"孤岛采区"应力场演变形成环向应力集中区,应力集中随开采范围增大而增大,随时间增加而减弱;正断层对开采应力集中区传递有减弱作用,煤柱能够降低应力传递效应;钻孔应变监测显示,采场活动、矿震事件都会引起应变监测曲线的相应变化,通过钻孔应变监测技术可以应用于监测矿山区域应力场调整的监测和动力灾害的预警。

短悬臂盖梁柔性拉压杆模型分析研究

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)基于应力扰动区(D区)刚性拉压杆模型给出了短悬臂盖梁承载能力极限状态的计算方法,但对于正常使用极限状态抗裂验算未进行规定。如果按刚性拉压杆模型进行抗裂验算,则拉杆钢筋的应力往往偏大,配筋将过于保守。实际上拉杆和压杆刚度相差较大,按有限变位的柔性拉压杆模型推导了拉杆拉力的计算公式,并结合工程实例采取有限元实体模型进行验证,结果表明柔性拉压杆模型计算结果精度更高,与有限元分析结果更吻合,相关结论可供类似工程参考。