考虑强震持续时间的混凝土重力坝损伤累积研究

利用混凝土塑性损伤模型和塑性损伤力学的方法分析了混凝土重力坝在不同强震持续时间(强震持时)作用下的非线性损伤累积破坏效应,并根据大坝局部损伤评价指标和整体损伤评价指标对大坝损伤累积破坏程度进行了评价。分析结果表明:地震动强震持续时间对混凝土大坝损伤累积破坏有重要的影响,地震动强震持续时间越长,混凝土大坝损伤累积破坏越大;根据局部损伤评价指标可以有效地判定大坝抗震薄弱部位在大坝中上部,并且大坝整体损伤累积破坏指数可以反映地震动作用下大坝的整体损伤累积破坏程度,从而有效评价混凝土大坝的抗震性能,为混凝土大坝的抗震设计提供科学依据。     

水工混凝土疲劳损伤特性研究

水工混凝土的力学特性随着混凝土损伤量的不同而变化,这种关联关系为分析水工混凝土的损伤量提供了依据。为了定量评定水工混凝土的损伤量,在Miner法则的基础上,借助可靠性原理研究了水工混凝土损伤量与疲劳应变的概率关系。对28组试验数据进行统计分析,结果表明,水工混凝土损伤量与疲劳应变概率关系符合三参数Weibull概率分布模型,说明概率模型合理性好且置信度高。结合具体工程实例进一步验证了损伤量与疲劳应变概率关系的有效性。     

再生混凝土疲劳损伤机理的数值模拟

基于再生混凝土内部细观结构的数字图像,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型。首先,对弯折疲劳破坏后的再生混凝士弯折疲劳试件进行机械切割并对切割后的表面使用数码相机拍摄,获得截面数字图像。然后,对所获得的数字图像进行处理并对骨料和砂浆部分进行边缘检测,获得骨料和砂浆的边缘坐标,将其导入有限元分析软件,获得实体模型。最后,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型,研究了再生混凝土在疲劳荷载作用下的损伤分布和应力分布的变化规律。     

基于Weibull统计理论的混凝土率型损伤本构模型研究

为研究混凝土在股役期间的材料特性,进行了不同应变速率下(10^-5,10^-4,10^-3和10^-2/s)的混凝土单轴受压试验,分析了混凝土材料基本力学特性,试验结果表明:随着应变速率的提高,峰值应力和初始弹性模量呈现增大的趋势,峰值应力的变化规律并不明显。基于Weibull和Lognormal统计分布理论,以及Lemaitre应变等效原理,引入应变速率因素,构建出混凝土材料分段式率型单轴受压损伤本构模型。依据试验数据,确定了所建立的率型损伤本构模型参数;给出了不同速率下混凝土单轴受压应力-应变和损伤变化规律曲线。结果表明:建立的混凝土率型本构模型能够反映不同应变速率下混凝土单轴受压损伤全过程。     

基于Weibull模型的混凝土冻融损伤寿命预测及应用

对北方严寒和寒冷地区水工混凝土结构而言,其抗冻性能是混凝土耐久性最具代表性的指标,也是影响工程实体服役寿命的关键因素。为了能够准确预测既有混凝土构筑物的使用寿命,本文以冻融损伤理论为基础,采用棱柱体试件进行了混凝土快速冻融物理模型试验,建立了基于Weibull模型和混凝土快速冻融试验的混凝土冻融损伤模型。基于该模型提出一种迭代逼近的混凝土寿命预测方法,通过室内试验和实际工程案例进行验证。结果表明：通过所建立损伤模型得到的冻融损伤预测值和试验实测值基本吻合,提出的寿命预测方法得到的预测数据较为可靠。     

基于疲劳损伤的水库混凝土重力坝抗震性优化研究

重力坝被广泛应用于发电、供水等水利工程中,而疲劳损伤情况下的重力坝会引起严重的安全隐患。以云南省昭通渔洞水库为例,通过构建混凝土重力坝线弹性动力模型和混凝土塑性损伤模型,对重力坝进行数值模拟分析。结果表明,在地震波的影响下,重力坝坝顶和坝踵部位分别受到拉力和竖直向应力的影响。设置齿墙宽度为5和20m, 20m齿墙宽度时坝基面应力值最小,能有效加强坝体的稳定性。研究结果可为重力坝抗震性研究提供参考。     

基于多分辨率小波变换的砂岩累积疲劳损伤识别

频谱分析是判别岩石(体)结构损伤程度的一种有效手段。应用电液伺服系统对砂岩进行循环荷载下的疲劳加载,同步进行超声波速测量;利用小波变换的多分辨率理论对不同循环次数下的岩石超声波信号分解变换,实现不同频带分量的独立分析,提取随损伤敏感变化的波谱参数。研究结果表明:对比传统傅立叶变换(FFT),小波分析能从分解出的高频段有效跟踪到频域参数(主频、幅值、谱面积)的敏感变化。随循环次数比的增大,主频呈逐渐衰减的趋势,高频向低频漂移;频谱幅值与谱面积随循环变化出现一个明显的三阶段性特征,第一阶段岩石内部初始微裂纹调整阶段,第二阶段总体呈现上升趋势,第三阶段幅值与谱面积参数突然下降,伴随裂纹的贯通,高频成分大幅度衰减。更多还原     

Weibull统计理论的参数对混凝土全曲线模型的影响

为了解混凝土在不同加载速率下的力学特性,采用微机控制电液伺服大型多功能动静力三轴仪,对强度等级为C15、边长为150 mm的立方体混凝土试件在不同加载速率为10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,5×10^-3 /s下进行了单轴压缩试验,对不同加载速率下单轴压缩混凝土的抗压强度、变形、基于修正后的Weibull统计理论的应力应变全曲线模型参数等进行了研究和分析。结果表明修正后的Weibull统计理论模型能较好地拟合混凝土试件在不同加载速率下的全曲线模型;材料的强度硬化特性可以通过Weibull本构模型中的参数m和E值表征;应变软化特性可以通过Weibull本构模型中的参数c值表征。     

基于声发射技术的钢纤维混凝土受压损伤本构关系研究

通过6组钢纤维混凝土试件轴心受压应力－应变全曲线试验,得到试件的应力－应变全曲线、 声发射撞击数－时间关系曲线和声发射参数,研究钢纤维参数对混凝土力学行为和声发射特性的影响。 结果表明:随着钢纤维体积掺量和长径比增加,混凝土峰值应力和峰值应变明显提高,其韧性和延性得 到显著改善;利用声发射参数分析可区分钢纤维混凝土试件的破坏模式;随着钢纤维的掺入,试件由受 拉破坏向剪切破坏转变。基于试验数据,建立了钢纤维混凝土单轴受压损伤本构关系方程,可为纤维混 凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

混凝土结构疲劳寿命的尺寸效应研究

混凝土结构的强度及其断裂参数存在尺寸效应这一规律,本文在此基础上以弹塑性断裂理论为基础,提出了基于J积分混凝土的疲劳裂纹扩展率工程计算方法,并推导出了D-M模型下的混凝土疲劳寿命工程计算公式,此公式涉及到尺寸对于寿命的影响,并得出了混凝土疲劳寿命的尺寸效应。     

考虑强震能量持时的混凝土重力坝损伤累积效应研究

地震动持时对大坝的损伤演化有显著影响,但目前在多向地震动持时方面的研究较少。为综合考虑多向地震动持时对重力坝累积损伤的影响,以某重力坝为研究对象,考虑混凝土的塑性损伤模型,分别考虑单一水平向、水平向和竖向两向地震动作用,采用综合能量持时公式研究综合能量持时对大坝损伤累积效应的影响,以及不同强度阈值范围的能量持时与大坝损伤指标之间的相关性。研究表明：能量持时对大坝的损伤破坏有显著影响,长持时的地震动会对大坝造成更严重的损伤破坏;竖向地震动作用会加剧大坝损伤破坏,进行大坝动力计算时应考虑地震动竖向分量的影响;15%~85%强度阈值范围的能量持时与损伤指标之间的相关性最优。研究成果可为大坝抗震设计提供参考。     

基于灰色理论的混凝土压缩损伤参数尺寸效应

为解决混凝土损伤参数的尺寸效应问题,通过试验获得几组混凝土压缩试件的损伤参数。基于灰色理论进行混凝土压缩损伤参数的尺寸效应研究,建立预测方程,以试验测得的小试件初始损伤和峰值损伤数据为基础,预测大试件的初始损伤和峰值损伤。结果表明,大体积混凝土的初始损伤和峰值损伤均随混凝土尺寸的增大而增大,但最终均趋近于一个固定值,初始损伤趋近于0.182 7,峰值损伤趋近于0.352 6。     

基于 ABAQUS 的混凝土软化曲线逆推分析开发应用

本文根据相关三点弯曲梁试验数据建立数值仿真模型对混凝土双线性软化曲线进行了逆推分析。为获得能够准确反映混凝土断裂过程区软化特性的软化曲线,通过 Python 脚本自编程,利用进化算法,以双线性软化曲线参数为优化变量,以数值仿真模型计算得到的 P － CMOD 曲线同试验测得的 P － CMOD 曲线之间的误差为目标函数,在 ABAQUS 平台上开发了对混凝土双线性软化曲线逆推分析程序。针对切口三点弯曲梁的逆推分析结果显示,双线性软化曲线第一下降段斜率决定数值计算得到的 P － CMOD 曲线的荷载峰值,逆推得到的 P － CMOD 曲线的荷载峰值同试验测得的 P － CMOD 曲线的荷载峰值之间的误差不超过 5% ,逆推得到的断裂能同试验计算得到的断裂能之间误差不超过10% ,说明该方法获得的软化曲线能够较准确地反映混凝土断裂过程的结构响应,验证了所提方法的有效性。     

基于HPSO优化LS-SVM的混凝土梁损伤诊断模型

针对传统结构损伤智能诊断方法所存在的缺陷,提出一种基于混合粒子群算法(HPSO)优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的结构损伤识别模型,并以混凝土梁为例,以模态参数及其相关量作为输入量,以损伤位置和程度作为输出量,建立起适应的映射模型。此外,为提高LS-SVM的泛化能力,应用HPSO对其核函数参数进行了优化。结果表明:应用HPSO优化LS-SVM所构建的模型具有识别精度高的特点。     

基于Weibull分布的高温结构性黄土统计损伤本构模型

能源桩是利用地热能的一种新型建筑节能技术,工作时会使桩周土温度发生变化,在黄土地区施作时,会直接影响黄土结构性,进而影响黄土的力学特性,因此研究变温条件下结构性黄土的变化规律具有重要意义。通过对不同温度下结构性黄土进行三轴剪切试验和核磁共振试验,研究温度对结构性黄土变形和强度的影响;基于现有黄土统计损伤理论,假定黄土微元强度服从Weibull分布,利用应变等效性假说,构建了结构性黄土在高温作用下的统计损伤本构模型;利用室内试验对该模型进行验证。结果表明：Weibull分布参数m和F₀影响结构性黄土损伤本构模型的曲线形状;建立的黄土统计损伤本构模型能够很好地反映结构性黄土颗粒骨架的损伤,有效预测结构性黄土在剪切作用下的结构损伤变形。研究成果可为后续的工程建设提供理论基础。     

基于车流统计的预应力混凝土连续梁桥疲劳性能评价

为研究车辆反复作用下在役预应力混凝土连续梁桥的疲劳损伤情况,对车流信息进行统计,确立标准疲劳车辆模型。建立全桥有限元模型,计算在一辆三轴标准疲劳车作用下沿全桥纵向不同位置混凝土和预应力筋的疲劳损伤度,可知边跨跨中底板预应力筋的疲劳损伤最大。计算在当前车流量,标准疲劳车辆一般运行状态下边跨跨中底板预应力筋的疲劳损伤度,得知其累计疲劳损伤较小,不会发生疲劳破坏;考虑到裂缝、车流量增长和车辆超重超载对桥梁疲劳损伤的影响,以2倍车重的6轴标准疲劳车作为超重车,从桥梁疲劳破坏层面推算出日均超大型、超重车数量不应超过382辆。     

基于核磁共振成像的混凝土冻融损伤特征

为研究多次冻融循环过程中材料内部孔隙分布的变化特点,采用低强度磁场核磁共振成像扫描仪对经过0,50,100和200次冻融循环的混凝土试件进行扫描,获得了弛豫时间T₂分布谱和扫描图像。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,表征材料孔隙率大小的T₂谱面积呈现初期增速较快,后期增速减小的规律;小孔隙含量随循环次数增加而减小,大孔隙含量随循环次数增加而上升;不同损伤程度的混凝土试件的核磁共振(NMR)扫描图像与T₂分布谱的变化特点具有较好的同步性,体现了扫描结果的准确性。研究成果有助于加深对混凝土在冻融循环过程中结构损伤演化规律的认识。     

基于洛伦兹曲线的甘肃省用水结构分析

辨析区域用水结构特征,对于优化区域水资源配置、社会经济与生态环境协同发展具有重要意义.利用洛伦兹曲线、基尼系数、洛伦兹不对称系数等方法,对甘肃省各区域近10 a来用水结构时空分布特征、均衡差异性、主要用水指标(万元GDP用水量、万元工业增加值用水量、人均综合用水量和净灌溉用水量)进行研究,并对研究结果进行定量分析.结果...     

基于复合盐溶液浓度的再生骨料混凝土抗冻性能试验研究

为探究不同浓度复合盐溶液对再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete, RAC)抗冻性影响,以复合盐浓度、强度等级和冻融循环次数为变量,对RAC进行冻融循环试验,并分析其表观损伤程度、质量损失率、劈裂抗拉损失率、立方体抗压强度损失率和相对动弹性模量损失率。结果表明：RAC的强度等级越高,抵抗盐冻破坏能力越强;30次盐冻循环后,RAC的质量损失率、抗压强度损失率、劈裂抗拉损失率和相对动弹性模量损失率均随复合盐溶液浓度提高而减小;90次盐冻循环后,RAC的盐冻损伤则随复合盐溶液浓度提高而增大。以复合盐浓度和强度等级为参数建立了指数函数盐冻损伤模型和Weibull分布函数盐冻损伤模型。对比后发现Weibull分布函数盐冻损伤模型衍生的生存函数图和失效率函数图能更直观地反映盐冻损伤程度及损伤效率,且模型与其他学者试验结果均吻合良好。