柔性混凝土(FCC)护岸港口工程应用数值模拟

由于港口护岸衬砌工作条件特殊性以及材料使用单一性,常常因外部荷载的作用导致其破坏。在新型材料研究基础上,结合柔性水泥混凝土(FCC)材料自身的优越的自适应性能以及护岸结构受力特点,将柔性水泥混凝土引入港口护岸工程中,提出一种新型的护岸衬砌结构。通过数值模拟应用实例,对比上面层FCC厚度一定、下面层普通混凝土(PCC)厚度变化时,上面层与下面层中心点处应力-应变变化趋势。结果表明:柔性水泥混凝土(FCC-PCC)符合衬砌护岸满足护岸堤防设计的要求,而且在外部荷载的作用下应力-应变变化均较小,是一种实用的护岸衬砌手段。     

溪洛渡泄洪洞龙落尾洞口段硅粉和硅粉纤维混凝土温控防裂性能及其浇筑方式影响分析

以溪洛渡泄洪洞龙落尾洞口段为研究对象,采用三维有限单元方法对等强度硅粉和硅粉纤维混凝土分别在常态和泵送情况下的施工过程进行仿真模拟,比较分析边墙中央断面衬砌混凝土的温度、温度应力和抗裂安全系数。结果表明,洞口段衬砌混凝土采用常态混凝土产生的早期和后期最大主拉应力均比泵送混凝土小,抗裂性能较强;纤维聚丙烯能显著降低混凝土弹性模量进而有效降低洞口段衬砌混凝土的温度应力,有助于提高混凝土的抗裂性能,上述四种等强度混凝土以硅粉纤维混凝土以常态方式浇筑抗裂性能最优。     

孔板洞衬砌混凝土无应力计监测资料分析

无应力计观测是大坝内部观测的重要内容,是计算混凝土应力应变的基础。通过对小浪底大坝孔板洞衬砌混凝土无应力监测资料的分析,计算了衬砌混凝土的热膨胀系数,探讨了衬砌混凝土的无应力变形和混凝土自生体积变形的变化规律,以期为小浪底大坝的应力计算和混凝土抗裂研究提供参考。     

恒定荷载对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通常混凝土构件均处于受力状态,而对自由状态的混凝土试件开展耐久性研究很难真实地反映出混凝土构件的耐久性状况。本研究采用施加恒定压荷载和弯曲荷载的方式,研究荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:混凝土试件纯受弯段的氯离子浓度随弯曲应力水平的提高而增大,且混凝土内的氯离子渗透深度随应力水平的增加而增大。试件距暴露面相同深度处的氯离子浓度随着压应力水平的提高先减少后增大。混凝土试件的氯离子扩散系数随压应力水平提高而先减少后增大,压应力水平较低时可提高混凝土的抗氯离子渗透性能。对于典型的海洋工程高性能混凝土配合比,混凝土试件的弯曲应力与其恒定荷载影响因子之间呈近似指数函数关系,在混凝土结构耐久性设计中应考虑弯曲荷载对氯离子扩散系数的影响。     

25m简支预应力混凝土箱梁开裂荷载模型试验研究

文中通过对25m简支预应力混凝土箱梁进行现场加载试验研究,分析了箱梁开裂荷载作用下其裂缝发生位置、挠度荷载关系和钢筋应力荷载关系,得到了箱梁实际开裂荷载比理论设计值高出5.1%,挠度荷载曲线在加载一定范围后出现明显的非线性关系,钢筋应力荷载曲线主要呈现线性特征。     

荷载场和氯离子扩散场共同作用下的钢筋混凝土构件分析

为讨论荷载场与氯离子扩散场的共同作用,引入考虑荷载作用下的混凝土损伤影响函数Fd,采用ABAQUS有限元软件的USDFLD子程序开发功能,在内置的Mass Diffusion模块中考虑荷载作用和力学损伤对氯离子扩散的影响,实现钢筋混凝土构件层次荷载场和氯离子扩散场的多物理场共同作用分析。结果表明:有限元计算结果和试验结果吻合良好;随着荷载比的增大,氯离子在混凝土中的扩散速度逐渐加快,且拉应力对氯离子扩散的促进作用远大于压应力。为探究氯离子在混凝土中的扩散规律提供了一种新方法。     

波浪作用下双排圆筒结构受力特性

依托阿尔及利亚矿石码头项目,提出一种新型的双排圆筒结构,采用Abaqus有限元分析软件对其波峰作用下的结构拟静力非线性响应进行数值分析。对于两排圆筒间采用简支板连接及采用混凝土厚板连接的两种方案,后者更可以保持变形的协调性,基顶应力的最大值也更小,且连接板的强度要求不难满足,但其造价较高。简支板方案中,对于连接板缝里填充柔性材料与不填充柔性材料两种情况,前者的填料土压呈现上大下小的线性分布,后者则相反,且连接板传递的荷载会占较大的比例,基顶应力也更大。     

波浪力作用下半圆体结构地基应力分析研究

长江口深水航道治理二期工程半圆体结构发生不同程度的沉陷,损坏的主要原因是由于在波浪动荷载作用下,地基土强度弱化以至破坏,但对波浪动荷载对软土地基弱化的机理和地基土中动静应力的关系没有充分认识和研究.文章试通过对工程现状和破坏形态的分析,从波浪作用下地基应力分布和动静应力的关系,结合土体动三轴试验,探索波浪动荷载对软土地基弱化的机理和判定结构破坏的标准.     

季冻区组合式矩形渠冻胀数值模拟研究

季节性冻土地区渠道衬砌冻胀破坏现象普遍,在土体冻融环境影响下容易发生开裂、坍塌等破坏现象,这将严重影响渠系工程的安全运行,因此对季冻区渠道衬砌的冻胀破坏研究具有十分重要意义。以实际工程项目为原型,采用有限元方法,基于ABAQUS平台,对组合式矩形渠进行数值模拟分析,研究了一次与多次冻融循环的土体冻结融化规律,分析了冻融循环后土体的残余应力及残余变形,验证了组合式矩形渠在10 a结构强度满足要求,不会影响正常运行。     

既有裂缝对隧道衬砌结构稳定性影响分析

裂缝是隧道运营期的主要病害之一。本文采用数值模拟软件对存在裂缝的衬砌结构进行有限元分析,针对裂缝长度、裂缝宽度、裂缝位置三种不同特征参数变化,求得裂缝尖端附近的位移分量,推算得到裂缝尖端的应力强度因子和隧道稳定性系数。随后针对最危险裂缝工况施加列车荷载分析隧道衬砌结构稳定性,得到250、300以及350km/h三种不同时速下列车荷载的激振力对隧道衬砌结构稳定性影响。研究结果表明:裂缝位于拱腰处对隧道衬砌结构稳定性影响最大;裂缝宽度对衬砌结构稳定性影响较小;裂缝长度对衬砌结构稳定性影响显著。研究结果可为隧道运营过程中灾害防治及列车速度控制提供一定的参考依据。     

预应力混凝土梁荷载正应力分布试验研究

预应力混凝土受弯构件因外荷载作用产生的断面正应力分布基本符合线性分布。在受拉区完全可以用线性分布公式计算混凝土拉应力,在受压区混凝土边缘处按线性分布公式计算则误差较大。在进行重要预应力受弯构件设计时,需要校核受压区混凝土边缘压应力。本文对此进行了试验研究,此试验结果可作为设计校核参考,文中还给出了设计校核的参考公式。     

港口工程高强钢筋混凝土梁受剪极限状态分析

通过对配置HRBF500高强钢筋的混凝土梁在集中荷载作用下的受剪试验,并依据《水运工程混凝土结构设计规范》条文规定,研究该高强钢筋在港口工程混凝土受剪构件中的应用。试验观测构件斜裂缝开展规律及破坏形态,采集构件不同状态时的荷载数据。依据《港口工程荷载规范》条文规定,并引入荷载长期影响系数,分析构件斜截面极限承载力及正常使用极限状态斜裂缝宽度。研究结果表明,配置高强钢筋的混凝土梁斜向开裂规律与普通梁基本相同,其钢筋强度可以被充分利用,基于水运规范所得极限承载力和考虑荷载长期影响的正常使用阶段斜裂缝宽度满足要求,且有较好的安全储备。     

高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室三维数值仿真分析

为分析研究高边墩预应力钢筋混凝土坞式闸室结构的受力性能和计算方法,以安徽省颍上船闸工程为例,采用三维空间有限元模型,模拟墙后回填施工过程,计算作用于闸墙后的土压力荷载。由此进一步分析结构的变形和应力分布。对比分析有限元计算结果与实测值可以得出,计算值与实测值接近且趋势吻合。研究表明,当合理考虑土体和闸室的相互作用,并精确模拟回填施工过程,通过三维空间有限元可有效分析预应力闸室结构的受力性能。     

软土地基围堤外侧桩基础施工时机*

在软土地基上修筑港口工程时,外侧栈桥桩基础的施工时机和工程安全直接受到围堤填筑加载过程的制约和影响。依托某一级渔港工程,通过围堤加载过程中软土地基侧向变形分析及深层水平位移跟踪监测数据的多元回归拟合,分析预测了地基水平位移随围堤加载过程的变化规律和发展趋势,在此基础上通过ANSYS三维建模分析围堤加载过程中灌注桩的内力及变形,最终确定了外侧灌注桩基础的施工时机。研究表明：该软土地基在加载过程中的侧向变形符合指数函数变化规律;围堤加载而导致软土地基产生的侧向变形对外侧灌注桩位移的影响作用比对其自身内力影响要大;当地基土体上部产生最大水平位移150 mm时,灌注桩混凝土的屈服应力安全度仍较大,据此可提出外侧栈桥灌注桩基础的施工时机,该方法可供类似工程设计与施工借鉴。     

不同应力状态下钢筋混凝土梁加速腐蚀试验研究*

开展了不同应力状态下钢筋混凝土梁电解液加速腐蚀试验,研究了加速腐蚀试验中通电时间、钢筋腐蚀率和荷载水平等外界条件对试验构件力学性能的影响,分析了钢筋锈蚀过程中梁截面应变变化和锈蚀裂缝产生情况,为进一步开展应力状态下钢筋混凝土梁的研究提供了试验参考。     

超缓凝砂浆在船闸大体积混凝土中的应用

大体积混凝土的约束裂缝是由于混凝土早期强度较低,约束应力超过了混凝土的抗拉能力造成的。文章结合长沙湘江船闸大体积混凝土的施工,介绍超缓凝砂浆的性能,由于其突出的缓凝性,可有效防止层间早期约束,达到减小外在约束应力的目的。长沙船闸工程在采用了大体积混凝土配合比的同时,应用了层间超缓凝砂浆,有效降低了大体积混凝土约束裂缝的产生,取得了较好的效果。     

襄阳市内环线工程汉江三桥索塔锚固区足尺模型试验研究

襄阳汉江三桥主桥索塔上塔柱为预应力混凝土结构,斜拉索锚固区构造和受力状态均较为复杂。通过制作索塔第25节段的足尺模型进行加载试验,并结合有限元计算及理论分析,对斜拉索索塔锚固区的应力大小、应力分布、应力流方向等局部应力状态以及抗裂性、承载力进行研究,对设计的合理性进行分析评价,确保结构受力的合理性和安全性。研究结果表明,试验加载至最大荷载1.7 P时,模型结构仍然处于弹性工作状态,模型混凝土表面未出现可见裂缝,说明结构具有足够的安全度,索塔锚固区的设计是合理的。