含水量对渠道保温板保温耐久性的影响及保温板厚度设计

北方渠道大多使用保温板防止混凝土衬砌受冻胀破坏。在计算保温板厚度时为了降低成本,容易忽略保温板使用过程中受各种因素的影响导致保温效果变差的情况,使混凝土衬砌达不到设计使用年限便提前被破坏。内蒙古河套灌区试验结果表明,由于受酸雨、冻融作用、含水量等因素的影响,保温板保温效果平均每年降低0.9℃,其中受含水量变化的影响最大。经试验测得:聚苯乙烯保温板(EPS)含水量每增加1%,会导致导热系数增大5%。基于多层材料串联热阻叠加原理和热阻等效原理,对保温板厚度计算公式进行完善,并提出相应的铺设方法和施工技术要求。该设计对保温板在季节性冻土区的推广应用具有一定参考价值。     

塔式旋转混凝土布料机的工况计算及配重调控分析

塔式旋转混凝土布料机是一种可高效输送混凝土的工程机械,被广泛用于混凝土浇筑。施工过程中,为减小其布料端悬臂力矩、保证其塔架的稳定性,需要随时根据其伸缩桁架的伸缩量来调节其配重块的位置。运用有限元ANSYS软件,分析了布料机在极限工况条件下的结构强度和最大合力矩,计算了19种不同工况下力矩、桁架伸缩量及配重调节距离之间的数值关系。在此基础上,利用MATLAB的拟合优化功能得出三者之间的函数关系并绘制三维曲线。研究结果为塔式旋转混凝土布料机的安全运行提供数据支持,同时为其后续的优化设计提供参考。     

混凝土冻融劣化后动态单轴抗压特性试验研究

为研究混凝土冻融循环后的动态力学性能,利用10 MN动静三轴仪对不同冻融劣化程度的混凝土在不同加载速率下进行单轴压缩试验,同时采集声发射数据分析试验过程中能量释放及损伤演化规律。最后,选用Weibull-Lognormal损伤本构模型,对试验数据进行拟合分析,并分析不同工况混凝土的损伤随应变的发展规律。研究结果表明:①相同冻融劣化程度时,随应变速率增加,峰值应力增大,峰值应变减小;冻融劣化程度会影响峰值应力的率敏感性;②在应变速率相同时,随冻融循环次数增加,峰值应力随之减小,峰值应变随之增大。③混凝土冻融劣化后应力应变关系峰前服从Weibull统计分布,峰后服从Lognormal统计分布。④在相同应变速率下,随着冻融循环次数的增加,混凝土的累计塑性应变整体呈增大趋势。     

基于层面参数等效的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析

受施工、龄期、环境及服役期大坝承受的反复静动荷载等多因素影响,坝体和层面出现不同程度的劣化损伤,碾压层本体及层面物理参数呈渐变特性。针对碾压层内力学参数渐变的特性,提出了相应物理参数的等效算法,且给出了耦合性态参数间的数学转换关系,分析坝体应力场与渗流场相互影响机理,据此建立了考虑层内参数渐变的碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合分析模型,并编制了相应的有限元分析程序。工程实例分析表明,耦合作用致使大坝的渗流场发生改变,坝体的应力较未耦合时普遍偏大,坝踵处的应力集中显著;渗流场与应力场耦合作用激励下的不利因素可为大坝的设计、施工及安全运行提供参考。     

近海复杂环境因素对闸墩混凝土裂缝的影响

近海大体积混凝土结构所处的外界环境以及地质条件比较复杂,对于带裂缝水闸结构来说,因所处的地理位置、气候变化以及潮汐升降水位等因素的缘故,水闸闸墩裂缝处于张合状态,这降低了水闸结构的稳定性,甚至会影响水闸结构的寿命。沿海环境温度变化对混凝土裂缝宽度变化的实际监测分析,对于混凝土结构安全耐久性评价具有一定价值,依托典型软土地基永定新河防潮闸工程,利用测缝计对闸墩裂缝宽度变化进行健康监测。主要研究运行期环境因素(以空气温度、水温以及潮汐水位为主)对闸墩裂缝的影响,采用健康安全监测软件,通过对数据的挖掘处理,得出环境温度和水位是影响闸墩水下裂缝宽度变化的敏感性因素的结论,为以后水闸闸墩裂缝的安全维护和裂缝的预防提供思路。     

涵闸工程施工期混凝土温度监测系统与水化热参数反演

针对涵闸工程混凝土温控防裂需要,研制了全自动化数字测温系统。该系统的硬件部分由数字式温度传感器、采集单元、GPRS DTU组成,软件部分包括中心服务器软件和客户端软件。系统实现了GPRS公用无线网络覆盖范围内无人值守、多测点远程测量和数据实时共享,具有体积小、无需布线、运行稳定、精度高等特点。经过实际工程多次应用,系统运行稳定可靠,达到预期性能。基于以上系统的测量数据,结合三维非稳定温度场数值计算,对特定工程的水化热参数进行了反演。规范给出普硅42.5水泥水化热参数为m=0.69,n=0.56;而根据实测数据反演的结果为m=1.85,n=0.79。根据两组参数分别进行了三维温度应力计算,得到完全不同的计算结果,前者温度应力未超标,后者多处超标需要采用温控防裂措施才能保证结构防裂安全。因此对实际工程进行温度监测和水化热参数反演是非常必要的。     

基于分布式光纤监测的压力钢管模拟泄漏室内试验

实际运行的压力钢管可能存在腐蚀进而破裂、泄漏的隐患,因此需要开展在役的压力钢管实时安全监测方法研究,实现对泄漏的及时定位、报警。本文基于F-OTDR光纤干涉原理的振动监测方法,开展了模拟压力钢管泄漏的室内试验,系统研究不同泄流条件下的分布式光纤的检测结果。试验结果表明,随着泄流孔孔径的增加和泄流量的增加,泄漏引起的振动信号强度增加,但是由于系统初始扰动能量的存在,仅依据数据分析,难以判断极小泄流量引起的振动信号。本实验中,当泄流量大于1.00L/s时,分布式光纤检测效果较好。     

无伸缩缝混凝土防渗衬砌渠道跳仓浇筑施工技术

现浇混凝土防渗渠道普遍采用设置伸缩缝的方法防止混凝土产生裂缝,而伸缩缝的止水易因老化和长草等遭受破坏,导致渠道渗漏。针对上述弊端提出了无伸缩缝混凝土防渗衬砌渠道的隔板跳仓浇筑施工技术。经过在多个大中型灌区节水项目中推广应用,总结出该施工技术的操作步骤和技术要点,包括基面处理措施,浇筑方法,操作要点,浇筑,振捣、抹面等的质量要求及适用范围。多年的运行实践表明,该技术可明显节约投资、缩短工期、延长使用寿命、有效改善防渗效果,且施工简便、工程质量易于保证等。     

库岸边坡变形场与水分场光纤监测技术研究

三峡库区滑坡灾害频发,采用高效的滑坡监测技术对预防和降低滑坡灾害十分重要。本文介绍了ROTDR(Raman Optical Time-Domain Reflectometry)、BOTDR(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometry)和FBG(Fiber Bragg Grating)这3种光纤感测技术,以及课题组基于这3种技术研发的滑坡体变形场与水分场监测技术。以三峡马家沟I号库岸滑坡为例,介绍了相关的DFOS(Distributed Fiber Optic Sensing)监测方案、传感器布设工艺、光纤的保护方法和部分水分场及变形场监测结果的分析成果。监测结果表明:DFOS技术应用于库岸滑坡变形场和水分场监测可行,可为研究库岸滑坡演化机理及其预警预报提供一个新的监测手段。     

再生混凝土力学性能提升技术与应用

针对大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化及天然骨料资源日益缺乏的问题,通过配制不同强度等级和不同再生骨料掺量的再生混凝土,并结合锡澄运河三级航道整治工程对再生混凝土力学性能及其提升技术进行试验研究。结果表明:再生骨料的掺量对C35及以下中低强度混凝土力学性能影响较小,而对C40及以上中高强度混凝土有较大影响,随再生骨料掺量的增加,再生混凝土力学性能降低;通过合理选用再生骨料级配、与天然骨料复掺、对再生骨料进行强化以及优化配合比参数等措施能提升混凝土力学性能;锡澄运河三级航道整治工程实际应用取得了很好的技术经济效益。