混凝土损伤理论在水工结构仿真分析中的运用

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混凝土静动弹塑性损伤模型及在大坝分析中的应用共3篇

混凝土静动弹塑性损伤模型及在大坝分析中的应用共3篇

混凝土静动弹塑性损伤模型及在大坝分析中的应用共3篇混凝土静动弹塑性损伤模型及在大坝分析中的应用1混凝土材料是目前世界上应用最广泛的工程材料之一,常被用于建筑、桥梁、隧道、坝体、水利设施等重要工程中。

在大坝领域中,混凝土是大坝基础和主体结构的主要材料。

因此,混凝土的性质和性能对大坝的安全和稳定性具有至关重要的影响。

为了提高混凝土结构的耐久性、抗震性、抗风性能等,需要先了解混凝土材料的静动弹塑性损伤模型。

混凝土的静动弹塑性损伤模型是研究混凝土的物理性能、力学性能及受力特性的基础;它可以模拟混凝土在不同载荷状态下的变形和破坏过程,并分析混凝土受力后的力学特性。

一般而言,混凝土材料力学行为具有非线性、各向同性和单向松弛等特性。

因此,混凝土的静动弹塑性损伤模型应该考虑这些特性,包括弹性模量、泊松比、混凝土强度等参数,以及混凝土的动态强度变化等因素。

在大坝领域中,混凝土的静动弹塑性损伤模型应用广泛。

大坝结构承受巨大的水压力和地震力,混凝土在受力下会发生变形和破坏,甚至会引起坝体的塌陷和溃坝事故。

因此,为了保障大坝的安全和稳定性,需要在大坝建设过程中对混凝土的静动弹塑性损伤模型进行详细研究和应用。

大坝工程中,混凝土的静动弹塑性损伤模型可以用于模拟混凝土材料受力后的变形和损伤,预测混凝土结构的破坏点、残余强度和疲劳寿命,分析混凝土受水压力和地震力等外界因素的影响,为大坝的设计、施工和维护提供参考依据。

例如,在水电站大坝设计中,通常采用混凝土的静动弹塑性损伤模型进行分析,以确定大坝的结构类型、材料特性、结构参数等,以及设计水库的水位、底板的厚度和坝体的高度等。

在大坝的施工过程中,混凝土的静动弹塑性损伤模型可以用于进行质量监测和预警,及时发现混凝土结构的变形和损伤情况,预测混凝土的受力状况和疲劳状态,以确保大坝的稳定和安全。

在大坝的维护和修复中,混凝土的静动弹塑性损伤模型可以使用,对大坝进行评估和维护,以延长大坝的使用寿命。

基于混凝土损伤理论的结构损伤识别方法研究

基于混凝土损伤理论的结构损伤识别方法研究

基于混凝土损伤理论的结构损伤识别方法研究一、研究背景混凝土结构在使用过程中会受到多种因素的影响,如自然环境的侵蚀、外力作用、施工质量等因素,这些因素都会导致混凝土结构发生损伤。

如果不及时识别混凝土结构的损伤,就会影响结构的安全性和使用寿命。

因此,混凝土结构损伤识别方法的研究具有重要的理论和实践意义。

二、混凝土损伤理论混凝土损伤理论是混凝土损伤识别方法的理论基础。

混凝土损伤理论是将混凝土看作是一个由基质和裂缝组成的复合材料,通过损伤变量来描述混凝土的损伤程度。

混凝土损伤理论主要有线性理论和非线性理论两种,其中非线性理论更加符合混凝土的实际情况。

三、结构损伤识别方法结构损伤识别方法是指通过监测结构的运动响应、变形和应力等参数,来识别结构的损伤程度和位置。

目前,结构损伤识别方法主要包括模型参数识别法、模态参数识别法、时频分析法、能量分析法和小波变换法等。

1.模型参数识别法模型参数识别法是通过建立结构的动力学模型,将结构的运动响应与模型的预测值进行比较,来识别结构的损伤。

该方法需要结构的准确模型,且计算量较大,适用范围有限。

2.模态参数识别法模态参数识别法是通过分析结构的振型和振频,来识别结构的损伤。

该方法不需要结构的准确模型,计算量较小,但对结构的模态参数有较高的要求。

3.时频分析法时频分析法是通过分析结构的信号在时域和频域上的变化,来识别结构的损伤。

该方法不需要结构的准确模型,计算量较小,但对信号的采集和处理有较高的要求。

4.能量分析法能量分析法是通过分析结构的能量变化情况,来识别结构的损伤。

该方法不需要结构的准确模型,计算量较小,但对信号的采集和处理有较高的要求。

5.小波变换法小波变换法是通过分析结构信号在不同频率范围内的特征,来识别结构的损伤。

该方法不需要结构的准确模型,计算量较小,但对信号的采集和处理有较高的要求。

四、结构损伤识别方法的应用结构损伤识别方法在实际应用中具有广泛的应用前景。

例如,在桥梁、隧道、大型机械设备等领域,结构损伤识别方法可以用于实时监测结构的损伤情况,预测结构的寿命,提高结构的安全性和可靠性。

水工建筑混凝土结构施工技术及其应用分析 李欢

水工建筑混凝土结构施工技术及其应用分析  李欢

水工建筑混凝土结构施工技术及其应用分析李欢摘要:水利工程是重要的基础产业,也是现阶段快速发展的工程,大多数水利工程都采用混凝土结构,无论是承受荷载还是防渗,都由混凝土结构直接承担。

基于此,必须保证混凝土结构质量。

对此,一方面要从结构设计工作入手,保证结构设计的可行性与合理性,为之后的结构施工奠定良好基础;另一方面则要在结构施工中做好质量控制,针对不同施工环节,明确相应的质量控制要点,避免质量病害的发生,保证混凝土结构整体质量。

基于此,以下对水工建筑混凝土结构施工技术及其应用进行了探讨,以供参考。

关键词:水工建筑;混凝土结构;施工技术;应用分析引言众所周知,我国是农业大国,水利工程作为促进农业生产的基础性工程,在我国农业生产活动中发挥着非常巨大的作用。

诚然,党中央国务院十分重视三农工作,为此制定并颁布了大量的政策和便民措施,将水利工程纳入我国重点开发的工程项目中。

从实际情况看,大部分水工建筑都使用混凝土建筑结构,大坝、水闸、码头等设施的建设都广泛采用钢筋混凝土结构。

1混凝土施工技术在水工建筑施工中应用的优势混凝土在工程施工中属于常见建材,简称为砼,通常是将水泥作为胶凝材料,将砂石等作为骨料,再加入水以及其他添加剂,再按照一定的比例对其进行混合搅拌配置,再将其应用在工程施工中。

在水利水电工程施工中,所使用的混凝土大多为普通混凝土,拥有着较高的耐腐蚀性,较强的刚度,较低的造价成本等优势。

混凝土凭借着自身良好的耐腐蚀性以及较低的造价,在水利水电工程施工中得到了广泛应用。

因为混凝土自身耐久性较强,一些水,酸碱材料等无法对其造成严重破坏。

如果在水利水电工程施工中,使用木质材料或者金属材料,都可能被水腐蚀,导致材料出现腐烂或者生锈问题,对这些问题材料进行表面处理时,还会增加施工成本,因此,木质材料与金属材料不适合在水利水电工程中进行大面积使用。

另外一些高分子复合材料自身的耐腐蚀性较高,但是因为其造价成本过高,也无法在水利水电工程施工中进行大规模使用。

水工建筑中混凝土裂缝问题及应对分析

水工建筑中混凝土裂缝问题及应对分析

水工建筑中混凝土裂缝问题及应对分析摘要:近年来,我国的水利工程得到了迅速发展,基础设施领域也有巨大的进步,但是其中的混凝土裂缝问题还是需要进一步解决。

基于此,本文简单分析了水工建筑中的混凝土裂缝问题,并结合实例,详细论述了水工建筑中混凝土裂缝问题的应对,希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词:水工建筑;混凝土裂缝;应对措施1.水利工程混凝土裂缝问题原因1.1温度变化一旦水泥产生水化热,便会在水泥内部产生热量。

因为混凝土的导热性不加,加上结构内部体积、截面积大,所以很容易使热量全部集中在混凝土结构中,无法挥发出来,继而导致内部结构稳定过高。

这时,混凝土表面热量挥发速度较快,如此一来便会在结构内部和表面形成非常大的温度差,并且在内部形成压应力,外部形成拉应力,如果内外温差大于20~25℃,这时外部形成的拉应力便会大于极限抗拉强度,形成裂缝。

此外,外界气温如果发生变化,也会使混凝土形成裂缝。

外部环境温度不断提升,也会使混凝土施工温度随时提升,如果外界温度骤然降低,便会在混凝土内外部形成温差,导致裂缝的出现。

1.2干燥收缩如果混凝土结构内部水分出现变化,会使混凝土出现干缩湿胀的问题。

混凝土若在水中硬化,这时因为长期和水发生接触,内部水份较为充足,会出现膨胀;相反,如果混凝土一直暴露在空气中,并且出现硬化现象,此时由于水分蒸发,混凝土会出现干缩问题。

混凝土结构的水分变化不具备均匀性,所以形成的收缩应力也不同,一旦混凝土表面拉应力大于相应规范数值,便会在表面形成裂缝。

2.水工建筑中混凝土裂缝问题的应对灌浆措施、表面修复、黏贴加固、围套加固、灌浆处理均属于较为常见的混凝土裂缝问题应对措施,这类措施的具体应用如下所示:①填充措施。

该措施较为适用于水工建筑裂缝较宽时的处理,使用填充材料填充裂缝属于该措施的主要原理,具体填充施工过程需考虑不同地基的承载力并由此针对性填充,如沙质粘土的承载力为 250~400kN/m,其 C×l推荐值为 0.01~0.03,而 C10 以上配筋混凝土承载力为 5000~10000kN/m,其 C×l 推荐值为 1.00~1.50。

水利工程混凝土结构损伤评估技术规程

水利工程混凝土结构损伤评估技术规程

水利工程混凝土结构损伤评估技术规程一、前言水利工程混凝土结构损伤评估技术规程是针对水利工程混凝土结构进行损伤评估的技术规范,是保证水利工程混凝土结构安全运行的重要依据。

本规程旨在规范水利工程混凝土结构的损伤评估流程,明确评估指标和方法,提高水利工程混凝土结构的安全性和可靠性。

二、适用范围本规程适用于水利工程混凝土结构的损伤评估,包括但不限于水坝、水闸、渠道、水库等混凝土结构。

三、评估指标1.混凝土结构裂缝指标混凝土结构裂缝是混凝土结构损伤的主要表现形式之一,评估混凝土结构裂缝指标是损伤评估的重要内容。

裂缝指标包括裂缝类型、裂缝宽度和裂缝长度等。

2.混凝土结构变形指标混凝土结构的变形是混凝土结构损伤的另一种表现形式,评估混凝土结构变形指标是损伤评估的另一个重要内容。

变形指标包括变形量、变形速率、变形方向等。

3.混凝土结构强度指标混凝土结构的强度是决定混凝土结构承载能力的主要因素之一,评估混凝土结构强度指标是损伤评估的重要内容。

强度指标包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。

4.混凝土结构稳定性指标混凝土结构的稳定性是决定混凝土结构安全性的主要因素之一,评估混凝土结构稳定性指标是损伤评估的重要内容。

稳定性指标包括倾斜角度、滑坡倾向、滑坡速度等。

四、评估方法1.裂缝评估方法裂缝评估方法包括目视检测法、裂缝计量法和图像处理法等。

其中,目视检测法适用于裂缝宽度较大、裂缝形态较规则的情况;裂缝计量法适用于裂缝宽度较小、裂缝形态复杂的情况;图像处理法适用于对裂缝进行数字化处理和分析的情况。

2.变形评估方法变形评估方法包括变形计量法、变形监测法和数值模拟法等。

其中,变形计量法适用于对混凝土结构的整体变形进行测量的情况;变形监测法适用于对混凝土结构的局部变形进行监测的情况;数值模拟法适用于对混凝土结构的变形进行预测和分析的情况。

3.强度评估方法强度评估方法包括非破坏检测法、钻孔取芯法和试验法等。

其中,非破坏检测法适用于对混凝土结构的整体强度进行评估的情况;钻孔取芯法适用于对混凝土结构的局部强度进行评估的情况;试验法适用于对混凝土结构的强度进行准确评估的情况。

混凝土损伤本构模型

混凝土损伤本构模型

混凝土损伤本构模型引言混凝土是一种常见的建筑材料,其在结构工程中的应用广泛。

然而,由于外界环境、荷载作用以及材料本身的缺陷等因素,混凝土结构往往会发生各种损伤。

为了预测和分析混凝土结构的性能,研究人员发展了各种混凝土损伤本构模型。

混凝土损伤本构模型是一种描述混凝土损伤与载荷响应之间关系的数学模型。

通过建立损伤本构模型,可以有效地预测混凝土结构在不同荷载下的应力应变行为,并评估结构的安全性和耐久性。

混凝土损伤机理混凝土的损伤可以表现为裂缝的形成和扩展。

主要的损伤机理包括:拉伸损伤、压缩损伤、剪切损伤和弯曲损伤等。

这些损伤机理导致混凝土的强度和刚度下降,影响结构的整体性能。

混凝土的拉伸损伤是由于应力超过其拉伸强度导致的。

拉伸损伤可分为初始裂缝的形成和裂缝扩展两个阶段。

初始裂缝形成阶段主要受到混凝土的弯曲和压力影响,而裂缝扩展阶段则受到拉伸应力集中作用。

混凝土的压缩损伤是由于应力超过其压缩强度导致的。

压缩损伤通常以体积收缩和裂缝的形式出现。

混凝土的剪切损伤是由于应力超过其剪切强度导致的。

剪切损伤主要通过剪切裂缝的形成和扩展来表现。

混凝土的弯曲损伤是由于应力超过其弯曲强度导致的。

弯曲损伤通常以裂缝的形式出现。

混凝土损伤本构模型的分类根据混凝土损伤本构模型的解析方法,可将其分为经验模型和力学模型两大类。

经验模型是基于实验数据和经验法则建立的模型,是一种常用的损伤本构模型。

经验模型通常通过试验数据拟合得到,具有一定的简化和适用范围,可用于预测混凝土在一定加载条件下的损伤演化。

力学模型是基于物理力学原理建立的模型,具有更高的准确性和适用性。

力学模型通常采用连续介质力学和断裂力学理论,考虑不同损伤机制的相互作用,能够对混凝土结构在复杂荷载下的损伤行为做出较为准确的预测。

混凝土损伤本构模型的建立方法混凝土损伤本构模型的建立方法主要包括试验法、数值模拟和解析法。

试验法是通过对混凝土试件进行拉伸、压缩、剪切、弯曲等不同加载试验,获得试验数据,然后利用数据拟合方法建立本构模型。

水泥混凝土易损性物理模型的研究与应用

水泥混凝土易损性物理模型的研究与应用

水泥混凝土易损性物理模型的研究与应用水泥混凝土是现代建筑结构中广泛使用的材料之一,然而,在压力作用下,混凝土容易出现裂缝、碎裂等现象。

为了提高混凝土建筑结构的耐久性和安全性,研究水泥混凝土的易损性物理模型显得尤为重要。

一、水泥混凝土的易损性水泥混凝土在实际应用中,常常面临着各种力学、物理等因素的影响,因此,易损性成为其最为严重的问题之一。

水泥混凝土易受以下因素影响:1. 环境影响;2. 温度影响;3. 水分影响。

水泥混凝土易损性的严重性在于,其损坏一旦发生,可能导致整个建筑结构的崩塌,带来巨大的人员伤亡和财产损失。

因此,深入研究水泥混凝土的易损性,对保障建筑结构的安全具有重要意义。

二、水泥混凝土的物理模型研究为了研究水泥混凝土的易损性,科学家们常常将其视为一种材料,并对其进行了相关的物理模型研究。

具体而言,水泥混凝土的可损伤性模型、损伤性能模型、易损性模型等成为研究重点。

1. 可损伤性模型可损伤性模型是水泥混凝土物理模型研究中的重要内容,其研究目的是确定水泥混凝土在受力过程中的损伤程度。

一般来讲,可损伤性模型包括热力耦合损伤模型、梁柱损伤模型、结构整体损伤模型等。

2. 损伤性能模型损伤性能模型是指水泥混凝土在受到一定压力后所表现出的性能。

通过对混凝土结构进行试验研究,物理学家们发现,混凝土在受压后会出现各种各样的变化,比如贯穿性裂缝、内部碎裂等。

损伤性能模型的研究,有助于科学家们进一步研究混凝土的力学性质。

3. 易损性模型易损性模型是对水泥混凝土实际应用过程中所面临的易损性进行的研究。

通过对混凝土使用过程中的不同影响因素进行分析,物理学家们建立了混凝土的易损性模型,并通过仿真实验验证了其有效性。

三、水泥混凝土物理模型的应用水泥混凝土物理模型的研究不仅有助于科学家们深入了解混凝土的力学性质,同时还可以将其应用于实际建筑结构的设计、施工和维护。

具体而言,水泥混凝土物理模型可应用于以下方面:1. 结构设计物理模型研究的成果为建筑师提供了更为精准的设计依据,使他们能够更好地预先掌握混凝土在受力过程中变形、裂缝等现象,从而更有效地进行设计。

水工结构仿真中混凝土损伤理论的应用-水工结构论文-水利工程论文-水利论文

水工结构仿真中混凝土损伤理论的应用-水工结构论文-水利工程论文-水利论文

水工结构仿真中混凝土损伤理论的应用-水工结构论文-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——混凝土损伤理论在水工结构仿真分析中的运用摘要:混凝土作为建筑行业中常用的一类建材, 其与水工建筑物之间形成紧密关系, 当下不同规模混凝土大坝或其他类混凝土水工建筑物工程建设数目逐年增加, 这也是水工结构学中混凝土研究内容繁多的主要原因之一。

坝工项目在国内有大好的发展空间。

但是近期与大坝工作状态相关的调查报告显示, 当下国内遭受灭顶性破坏的混凝土坝超出200余座。

加强混凝土损伤理论的研究分析, 并实现对水工结构仿真设计, 进而为混凝土大坝实体工程施工与改建等提供理论支撑。

关键词:水工结构; 混凝土; 损伤理论; 混凝土大白; 仿真分析;混凝土是现代建筑工程施工期间一种广泛应用的材料, 其破坏机理与破坏形态始终是材料科学、力学与工程技术领域中关注的焦点。

国内外有大量实验研究指出[1], 混凝土结构裂纹在不断发展进程中, 将会造成构件或结构出现断裂破坏等问题。

在宏观裂缝形成之前, 微缺陷在形成与发展期间, 会在周边形成一个损伤区, 其将会对混凝土寿命造成直接影响, 该种现象难以采用以往常用断裂力学分析, 此时损伤机理应时而生, 本文主要分析其在水工结构仿真中的应用情况。

1 混凝土损伤理论从微观的层面上分析, 混凝土属于一类多相复合材料, 主要构成有粗骨料、细骨料以及水泥浆体等、以上物质的分布与结合状态均体现出明显的无规律性。

针对混凝土的机理, 国内外研究学者普遍认为是在混凝土浇筑、成形期间, 毛细孔、空隙以及边界裂隙等缺陷难以整体规避造成的[1]。

在对损伤力学概念进行分析后, 发现混凝土结构这种原生态缺陷实质上就是损伤的外在表现形式, 一般会被称之为初始损伤。

原生态的质量缺陷或界面裂隙, 随着时间的推移, 会发展成微裂纹、微裂纹区与宏观裂缝, 其可以被视为损伤叠加的结果。

总结以上分析内容后, 发现混凝土在承受外力载荷或其他因素的作用, 直至发展至结构破损的过程, 等同于以初始损伤为基础, 发展、累积与断裂交替出现的过程。

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C W T 中国水运 2019·07 55
DOI 编码:10.13646/ki.42-1395/u.2019.07.021
混凝土损伤理论在水工结构仿真分析中的运用
高剑飞
(四川水利职业技术学院,四川 成都 611230)
摘 要:混凝土作为建筑行业中常用的一类建材,其与水工建筑物之间形成紧密关系,当下不同规模混凝土大坝或其他类混凝土水工建筑物工程建设数目逐年增加,这也是水工结构学中混凝土研究内容繁多的主要原因之一。

坝工项目在国内有大好的发展空间。

但是近期与大坝工作状态相关的调查报告显示,当下国内遭受灭顶性破坏的混凝土坝超出200余座。

加强混凝土损伤理论的研究分析,并实现对水工结构仿真设计,进而为混凝土大坝实体工程施工与改建等提供理论支撑。

关键词:水工结构;混凝土;损伤理论;混凝土大白;仿真分析 
中图分类号:U655.56 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2019)07-0055-02
混凝土是现代建筑工程施工期间一种广泛应用的材料,其破坏机理与破坏形态始终是材料科学、力学与工程技术领域中关注的焦点。

国内外有大量实验研究指出[1],混凝土结构裂纹在不断发展进程中,将会造成构件或结构出现断裂破坏等问题。

在宏观裂缝形成之前,微缺陷在形成与发展期间,会在周边形成一个“损伤区”,其将会对混凝土寿命造成直接影响,该种现象难以采用以往常用断裂力学分析,此时损伤机理应时而生,本文主要分析其在水工结构仿真中的应用情况。

1混凝土损伤理论
从微观的层面上分析,混凝土属于一类多相复合材料,主要构成有粗骨料、细骨料以及水泥浆体等、以上物质的分布与结合状态均体现出明显的无规律性。

针对混凝土的机理,国内外研究学者普遍认为是在混凝土浇筑、成形期间,毛细孔、空隙以及边界裂隙等缺陷难以整体规避造成的[1]。

在对损伤力学概念进行分析后,发现混凝土结构这种原生态缺陷实质上就是损伤的外在表现形式,一般会被称之为初始损伤。

原生态的质量缺陷或界面裂隙,随着时间的推移,会发展成微裂纹、微裂纹区与宏观裂缝,其可以被视为损伤叠加的结果。

总结以上分析内容后,发现混凝土在承受外力载荷或其他因素的作用,直至发展至结构破损的过程,等同于以初始损伤为基础,发展、累积与断裂交替出现的过程。

故而,本次研究中采用损伤其阐述混凝土的破坏机理,利用能量损伤理论观点去解读结构损伤形成与发展期间囊括的规律,诠释混凝土破坏机理的实质。

与此同时,本文把混凝土破损期间微裂纹区形成、应变软化效应、裂缝形成与拓展等现象,均设为损伤场内常见的力学行为,进而建设混凝土的应力应变全曲线、各类混凝土断裂模型,均以损伤的角度去分析与研究。

2混凝土损伤定量分析
在由多种单一受力和复合受力构件组成的ε
σ
-全曲线
内,囊括了由开始受力直至破坏全生命周期的损伤信息。

当下国内外在建设混凝土损伤模型的损伤演变方程均为)(εf D =形式。

故而,可以由ε
σ
-曲线内计算损伤度D,
这提示ε
σ-全曲线是获得混凝土损伤定量分析结果的理论
基础。

在对各单一受力与复合受力试件试验研究过程中,能直接测得并记录P—△全曲线,但其不是ε
σ
-全曲线。

为获得
复合受力状态的P—△全曲线,同时建设其和带有拉力、压力、剪力、扭力等基本受力的P—△全曲线之间建设可比性关系,则对试件与加载形式提出“统一性”的要求[2]。

3工程概况
大坝工程是混凝土双曲拱坝,大坝高程为117m,坝顶高程为777m,坝顶长度为335. 44m,共被划分为18个坝段。

中部8-11坝段的坝顶位置创设了三个泄洪孔,9、10两坝段近底端分别开通一底孔。

坝区内地质构造相对较简单,岩石结构相对完整,断裂构造停止发育,未产生深大断裂通行,也无对组合构造形成不良影响的区段。

大坝坝体浇筑期间采用了C20、C25常态混凝土,坝体上未设置中缝,采用通仓浇筑的模式。

浇筑过程中应用水管冷却,以实现对混凝土温度的有效调控[3]。

4混凝土损伤理论在水工结构仿真分析
很多混凝土结构在建设期间体现出工程量大的特征,故而通常会经历一个较漫长的施工过程,工程竣工后投运也是一个长期化进程。

若混凝土大坝建设期间采用大体积混凝土结构,工程建设工期通常达到数年之久,经过蓄水期后会步入到更漫长的投运期。

从损伤的视域出发进行分析,混凝土大坝在初期浇筑过程中,就有损伤发生。

在漫长的施工期、蓄水期与投运期,大坝坝体损伤在横向、纵向上均有拓展与累积,在多因素的作用下,其损伤场处于实时变化状态中。

针对混凝土大坝的仿真分析,已经有较长的发展历程,仿真分析多集中在温度与温度应力范畴中,当下已形成了相对完善、成熟的方法体系,但在以上指标分析过程中,均将
混凝土结构视为处于无损状态,这和现状不符。

为实现对混凝土大坝损伤情况进行全面仿真计算,一定要将坝体混凝土浇筑作业视为起始点,同时依照工程施工三个阶段进行,分别是施工期、蓄水期与投运期。

4.1施工期
在具体施工期间,伴随工程建设工期的推进,坝体高程有持续上升的趋势。

在这一时期中,坝体承受的荷载以坝体自重为主,且载荷量持续上升,在环境温度、坝体混凝土水化热等多种因素的作用下,坝体混凝土温度会产生较大变化。

伴随着时间的推移,混凝土水化热会出现相应改变,而坝体混凝土浇筑作业持续性进行,此时坝体中形成的温度场属于不稳定型温度场。

与此同时,还会在坝体边缘上还会形成与温度变化相关的温度边界条件。

对该种不稳定型温度场进行
分析,实质上就是温度仿真分析问题,可在有限元模型的协助下实现精确化计算[4]。

若坝体混凝土内形成的损伤对其热学性能不产生影响,则可对损伤因素忽略不计。

在计算出不同时间点对应的温度场后,可依据变温指标测算出温度应变,以实现对温度应力的有效测算。

因为混凝土坝体中温度应力是伴随温度变化缓缓发展的,在以上过程中混凝土的徐变度与自体体积变形,对应力重分布过程会形成明显的促进作用,外加坝体自重的作用、因此,在计算大坝施工期坝体应力场计算过程中,应综合分析荷载量、温度变化、徐变以自体体型改变等多种因素形成的影响。

且需明确混凝土弹模、徐变度、形体改变、绝热温升等指标均是伴随时间推移二变化的,可以被视为时间函数。

在坝体各个部位,应依照龄期取值。

计算损伤仿真,若在应力长进行计算,就一定要全面考虑损伤的因素。

4.2蓄水期
蓄水期属于大坝施工期间的一个特殊阶段,也是易发生故障的时间段。

蓄水一般会在大坝工程竣工后或完工前就开始了。

在一个相对较短的时间内蓄到预定水位的过程被统称为蓄水期。

在蓄水期上游面蓄水温度临界条件由气温转变为水温、或局部水温、局部气温。

且因为该时期紧随施工期,或和施工期存在交叉点,故而其温度依然属于不稳定型温度场[5]。

应力场特征为上游面形成了缓慢上升的水压力荷载,同时在多种气候因素的作用下,气温高于上游面水温低于气温,造成蓄水期间似乎在“冷击”作用下而诱导出的温度应力,而与该阶段相对应的坝体结构损伤程度也不会严重化。

4.3投运期
在以往对坝体温度仿真计算过程中,可以将投运期的坝体对应的温度场视为稳定温度场或准稳定温度场,应力场也采用如上的计算方法。

因此获得的结论通常是坝体的最高温度明显低于施工期、蓄水期,对应的最大应力也通常较小[6]。

但若综合分析损伤因素,且坝体混凝土在施工期、蓄水期已出现损伤且损伤程度不断累积,且多数损伤是不可逆的,此时若仅采用大坝工程投运期对应的应力场计算损伤,存在明显的错误。

因此在对混凝土大坝工程损伤程度仿真计算过程中,不能把工程项目投运期设为一个独立的问题去分析,建议从蓄水期延续进行计算,以保证混凝土结构损伤发展过程的连贯性,但从本质上分析其依然属于一个与不稳定型温度场与应力场相关的计算问题,且其对应的时间步长有连续延展的趋势。

5 结束语
综观全文,可见混凝土大坝损伤全仿真计算属于一个连续进行的计算过程,设计不稳定型温度场,并需全面分析荷载、温变、徐变、自身形体变化等多个因素,在引力场计算期间一定要全面分析损伤程度及诱发损伤的各类因素,以保证仿真计算分析结果的精确性、有效性,为水工建筑体实体建设提供可靠的数据支持与理论指导。

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56C W T中国水运2019·07。

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