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[硕士论文] 杨庆兵
水利工程;港口、海岸及近海工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:钢筋混凝土桩基础作为建筑物重要承载构件,其承载能力直接影响建筑物稳定。钢筋混凝土构件在服役过程中,由于受到所处自然环境和长期循环荷载的作用,会逐渐呈现出材料劣化现象。主要表现为钢筋锈蚀和钢筋-砼界面粘结性能的弱化,这两种因素的共同作用将直接影响结构的正常使用和承载能力弱化。本文结合实际工程检测数据和有限元数值模拟分析,对内河环境下钢筋混凝土构件强度劣化进行了系统的研究。进行的主要工作和取得的成果有以下几点:
  (1)结合现场调研、理论分析及码头工程检测,研究了内河环境下钢筋混凝土构件强度劣化规律及影响因素。结果表明:内河环境下钢筋混凝土劣化主要表现在混凝土开裂与碳化,箍筋外露锈蚀,主筋锈蚀周围常见混凝土锈胀开裂;影响内河环境下构件劣化的主要因素为混凝土碳化导致的钢筋锈蚀以及循环荷载引起的钢筋-砼界面强度退化,海洋环境中的Cl-侵蚀导致的钢筋腐蚀作用微弱;混凝土的保护层厚度和碳化深度,是决定钢筋锈蚀程度最主要因素。
  (2)考虑锈胀开裂前后钢筋锈蚀速率的差异性,建立了适用于内河环境的钢筋锈蚀量预测数学模型。引入极限粘结强度降低系数,描述了锈蚀导致的钢筋-砼界面粘结强度退化与锈蚀率的关系,建立了锈蚀率与粘结性能参数的关系;分别考虑锈蚀及循环荷载引起的粘结强度弱化,建立了界面间粘结力与锈蚀率、循环荷载次数、滑移量的函数关系,得到了循环荷载作用下锈蚀钢筋混凝土界面粘结滑移模型。
  (3)基于锈蚀率与钢筋-混凝土界面粘结强度退化模型,开展了锈蚀钢筋混凝土桩的数值模拟分析。结果表明:随着锈蚀率的增大,钢筋与混凝土应变值相差变大,钢筋和混凝土协同工作能力降低;钢筋-混凝土界面滑移曲线在混凝土开裂前呈平滑状态,开裂后出现波动,波动幅度与最大滑移值随锈蚀率增大而增大;钢筋锈蚀率低于2.5%时,桩基的承载能力略微增大,增幅为1%,锈蚀率增大,桩基承载能力呈近似线性降低,在锈蚀率达到最大13.1%时承载能力下降6%。
  (4)基于循环荷载作用下锈蚀钢筋-混凝土界面粘结滑移模型,开展了钢筋混凝土桩的数值模拟分析。结果表明:循环荷载与锈蚀共同作用时,循环荷载次数增加,钢筋与砼之间的相对滑移呈微小增大、迅速增大、趋于平稳的三阶段发展趋势;相对于仅考虑锈蚀引起的构件承载能力退化,循环荷载和锈蚀共同作用时影响更为明显,且承载力随着循环荷载次数的增加下降更快,最大达到18%;同一循环荷载次数不同锈蚀率的条件下,桩基的承载能力变化不大,差值仅在2%~3%左右,表明锈蚀导致的承载力弱化远小于循环荷载对承载能力的弱化。
[硕士论文] 陈浩
水利工程;水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:混凝土在高持续荷载作用下表现出的徐变呈现非线性特征,对长期服役情况下混凝土结构安全性评价存在影响。由于受试验条件限制,以及非线性徐变自身的复杂性,混凝土的非线性徐变机理还需进一步研究。因此,本文采用了理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,研究了混凝土在高持续荷载作用下的非线性徐变特性,推导了考虑损伤的非线性徐变计算方法,建立了基于可靠度方法的非线性徐变对混凝土强度影响的模型。本文的主要工作内容包括以下几个方面:
  (1)通过三点弯曲非线性徐变试验,得到了混凝土在高持续荷载作用下徐变随时间的变化规律以及裂缝尖端处应变随时间的变化关系,分析了混凝土在高持续荷载作用下的徐变断裂特性。
  (2)通过单轴抗压非线性徐变试验,得到了混凝土在高持续荷载作用下徐变随时间的变化规律以及混凝土损伤大小随时问的演变情况,分析了混凝土在高持续荷载作用下徐变对损伤发展影响规律以及损伤对混凝土徐变的影响规律。
  (3)提出了一种计算混凝土非线性徐变中非线性系数的新方法,该方法不仅考虑了持荷水平对非线性系数的影响,同时考虑了非线性徐变中损伤对非线性系数的影响,应用这种新的计算方法能够较好的计算出不同强度等级的混凝土在不同持荷水平下的非线性系数。
  (4)基于规范中混凝土的本构关系,考虑不同持荷水平下混凝土材料的损伤大小,并考虑损伤徐变的耦合,推导了混凝土非线性徐变的计算方法,并通过该方法计算得到的值与试验值进行了对比分析。
  (5)应用ANSYS软件建立了基于可靠度方法的非线性徐变对混凝土强度影响的有限元模型,考虑材料强度的不均匀性,研究了混凝土结构在高持续荷载作用下强度变化规律,同时分析了混凝土在持续荷载作用下结构安全度的变化情况。
[硕士论文] 潘鑫
水工结构工程 宁夏大学 2018(学位年度)
摘要:为探索季冻区防渗衬砌渠道混凝土板缝对冻胀变形的影响,以宁夏引黄灌区小型U形混凝土衬砌渠道为研究对象,在整体式、两拼式和多拼式U形混凝土衬砌渠道上设计并布置了冻胀监测试验系统,就板缝对不同混凝土拼装结构的U形渠道的冻胀响应开展了相关研究。
  首先通过2015-2016年冻融期冻胀量监测数据,分析了由板缝引起的衬砌板破坏严重的成因。据此,将2016-2017年冻融期内的监测试验方案做了改进,在同一条渠道相近渠段上对U形混凝土衬砌渠道的常规板缝结构和经过加固处理消除板缝影响的无板缝结构布置了原位监测试验,并分析处理了一个完整冻融周期内两种结构的冻胀量、法向冻胀力的监测数据及其衬砌板冻胀变形规律。进而借助冻土Winkler弹性地基梁理论,建立了考虑冻土法向和切向双向冻胀的开放系统下无缝U形混凝土衬砌渠道的力学模型,得到冻胀力和内力计算公式,以监测试验区无缝U形混凝土衬砌渠道为算例,分析计算了该结构的冻胀力及其内力分布规律,并与实际监测数据和已有力学模型作了对比分析。最后提出了以榫接结构连接的装配式U形砼衬砌渠道设计概念,并对其构造要素、受力情况、实用性和防渗性做了简要说明。具体研究结果如下:
  (1)板缝是U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏的薄弱部位,其破坏原因是板缝两侧衬砌板冻胀位移差较大所致,通过原位监测数据分析,发现板缝冻胀破坏较衬砌板更为严重,大部分衬砌板裂缝起始于板缝处并延伸扩展至衬砌板。
  (2)在土壤温度和土壤含水率相近情况下,消除了板缝影响的无板缝U形混凝土衬砌结构冻胀量均小于传统U形混凝土衬砌结构,且前者的法向冻胀力分布更均匀。
  (3)利用所建立的考虑双向冻胀开放系统下无缝U形混凝土衬砌渠道的力学模型分析计算得到在U形渠道底部和距离渠底1/3渠深处会发生较大弯矩,且法向冻胀力与监测数据基本一致。表明无缝U形混凝土衬砌结构有良好的抗冻胀性能。
  (4)针对U形混凝土衬砌渠道最大弯矩处恰好是板缝联接处的实际情况,设计了一种受力条件和防渗性能较好的榫接结构及其构造形式。
[硕士论文] 陆必裕
水利水电工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:型钢混凝土闸墩是一种将型钢代替闸墩扇形受力钢筋的新型闸墩结构。与普通钢筋混凝土闸墩相比,型钢混凝土闸墩具有承载能力高、刚度大、抗震性能和延性好的特点。与预应力闸墩相比,不存在闸墩锚索拉锚系数过大的问题,且施工更为简便。型钢混凝土闸墩的各项工作性能不仅与型钢的配钢形式有关,同时与闸墩的配筋密不可分。因此研究型钢混凝土闸墩两侧配筋的配筋方式,分析配筋方式对闸墩工作性能的影响,寻求闸墩两侧合理的配筋方式,可为型钢混凝土闸墩的深入研究与工程应用提供必要的理论依据。
  本文选择具有代表性的邕宁水利枢纽工程拦河闸墩作为研究载体,利用ABAQUS有限元软件,保证闸墩牛腿附近局部受拉区的配钢量和弧门支座牛腿配钢量不变,依据现行规范建议闸墩配筋的范围建立配筋间距不变配筋直径分别为D20、D22、D25、D28、D32以及配筋直径不变配筋间距分别为50mm、90mm、120mm、150mm、180mm、210mm、240mm的钢筋-型钢混凝土闸墩有限元模型,并与两侧无配筋形式的型钢混凝土闸墩作对比,从位移、应力和闸墩的极限承载能力等方面分析两侧配筋直径、配筋间距对闸墩工作性能的影响。研究分析表明:
  (1)在运行工况,保持配筋间距不变,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力随着配筋直径的增大而减小。对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比无配筋形式闸墩的位移了减小了1.84%、型钢的位移减小了2.42%、型钢的拉应力减小了7.30%。非对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比无配筋形式闸墩的位移减小了3.96%、型钢的位移减小了3.15%、型钢的拉应力减小了6.81%。
  (2)在正常运行极限状态,对称荷载作用下,保持配筋间距不变,闸墩的极限位移随着配筋直径的增大而增大,配筋方式为D32@50时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比无配筋形式闸墩的极限荷载提高了16.02%、极限位移提高了15.74%。在正常运行极限状态,非对称荷载作用下,保持配筋的间距不变,闸墩的极限位移随着配筋直径的增大出现了先减小后增大的趋势。配筋方式为D20@50时闸墩的极限荷载、极限位移最大,比无配筋形式闸墩的极限荷载提高了6.06%,极限位移提高了0.5%。
  (3)在运行工况,保持配筋直径不变,闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力随着配筋间距的减小而减小。对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比配筋方式为D32@240时闸墩的位移减小了0.8%、型钢的位移减小了1.53%、型钢的拉应力减小了5.17%。非对称荷载作用下,配筋方式为D32@50时闸墩的最大位移、型钢的最大位移、型钢的最大拉应力最小,比配筋方式为D32@240时闸墩的位移减小了2.11%、型钢的位移减小了1.37%、型钢的拉应力减小了4.88%。
  (4)在正常运行极限状态,对称荷载作用下,保持配筋的直径不变,闸墩的极限位移随着配筋间距的减小不断增大。配筋方式为D32@50时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比配筋方式为D32@240时闸墩的极限位移增大了11.79%,极限荷载提高了11.54%。在正常运行极限状态,非对称荷载作用下,保持配筋的直径不变,闸墩的极限位移随着配筋间距的减小出现先增大后减小的趋势。配筋方式为D32@210时闸墩的极限荷载和极限位移最大,比配筋方式为D32@50时闸墩的极限位移增大了34.84%,极限荷载提高了20.59%。
  (5)从闸墩的位移、型钢的位移与型钢的拉应力、闸墩的极限承载能力多方面考虑,闸墩两侧配筋有利于改善闸墩应力集中、提高闸墩的承载能力、提高闸墩的刚度、增大闸墩的延性。就邕宁水利枢纽工程拦河闸墩而言,闸墩两侧配筋采用配筋直径为D32、配筋间距为50mm时闸墩为相对较好的配筋方式。
[硕士论文] 徐宗顺
建筑与土木工程 山东大学 2018(学位年度)
摘要:混凝土结构作为海港结构的常用基础设施具有诸多优良特性:耐冲击、易浇筑、价格经济等。但其也面临着较为恶劣的腐蚀条件,突出表现为,与海水的持续接触导致混凝土长时间承受氯离子的侵蚀,因此需要定期对构件进行检测,评估结构的腐蚀状态,以便进行维护工作,保证海港的使用安全。
  在对海港结构进行腐蚀性检测时,任何损伤都可能导致海水的浸入,因此,无损方法成为探究结构内部腐蚀状况的首要选择。由于操作相对简单,半电池电位法得到较为广泛的工程应用,但是该方法的检测结果目前尚缺乏理论上的验证,评判标准基本依靠于实际经验。本文对在役海港混凝土构件进行了基于氯离子侵蚀的耐久性分析,主要内容为:
  1.根据日照海港煤码头混凝土构件的耐久性检测结果,结合规范对码头的整体耐久性状况做出评价。
  2.根据氯离子对混凝土的侵蚀原理和国内外研究现况,结合工程实际情况重新建立其扩散方程。
  3.根据检测数据与重新建立的氯离子扩散模型,计算构件内部钢筋的理论锈蚀概率,将结果与半电池电位法检测所得结论进行对比验证。
  4.根据新的氯离子扩散模型建立了基于钢筋锈蚀的海港混凝土构件使用寿命预估方程,对日照港煤码头的剩余使用寿命进行预测,并对各泊位的寿命差异进行可能性分析。
  本文的试验分析能够对日照港煤码头的耐久性现状及半电池电位法检测钢筋锈蚀状态的可靠度做出科学评价。寿命预估方程可为其它海港项目的寿命预测提供良好借鉴。最终预测结果可为港口构件的使用及维修计划决策提供有效参考。
[博士论文] 鲍玖文
结构工程 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:海岸及近海混凝土结构在实际服役过程中,不可避免地承受着各种荷载和环境因素的共同作用。在二者耦合作用下,混凝土内部侵蚀性介质的传输过程是影响钢筋混凝土结构力学性能退化及耐久性失效的重要因素。通常,干湿循环作用区域是混凝土劣化、钢筋锈蚀最为严重的部位,这表明水分是造成混凝土性能劣化的主要原因和侵蚀性介质(如氯离子)迁移进入混凝土内部的主要载体。荷载作用又会造成混凝土不同程度的损伤或开裂,裂缝相互贯通将形成大量的物质迁移通道,加快了水分、氧气及可溶性侵蚀性介质的传输速度,缩短了混凝土结构的使用寿命。因此,研究荷载作用下损伤(或开裂)混凝土内物质传输机理和分布规律具有重要的理论和实践意义。基于以上考虑,本文开展了持载作用下及开裂混凝土内水分和氯离子传输性能研究,分析了荷载水平和裂缝宽度对物质传输过程的影响规律,具体开展的工作及主要结论如下:
  (1)基于连通器原理,设计了一套荷载作用下混凝土吸水实时测量装置,开展了持载作用对混凝土毛细吸水性能影响规律的试验研究,建立了加载方式(拉、压)、应力水平(0~50%)与吸水率的定量关系。结果表明,在一定低应力水平范围内,32小时持压荷载作用下混凝土累积吸水量和吸水率随着应力水平的提高先减小后增大,而持拉荷载的情况与应力水平均成正相关,但对初期吸水过程影响并不明显。基于非饱和流体理论,建立了持载作用下水力扩散系数和吸水率预测模型,提出了考虑应力水平影响的水分分布规律确定方法,计算了不同应力水平下吸水率以及水分含量分布曲线,与试验结果吻合较好。
  (2)开展了持载下非饱和混凝土(初始相对含水率为0、50%、100%)的氯离子传输试验,分析了持载与饱和度对氯离子含量和渗透深度的影响规律,分别建立了水力扩散系数、氯离子扩散系数与持载(拉、压)应力水平的关系。根据非饱和混凝土氯离子传输机理,建立了持载作用下氯离子传输分析的数值模型,开展了不同加载方式、应力水平下非饱和混凝土中氯离子含量分布规律计算分析,计算值与试验结果吻合较好。研究表明,非饱和混凝土中氯离子迁移主要依靠毛细吸水引起的对流作用和氯离子自身浓度梯度产生的扩散作用,但是随着初始饱和度的增加,对流效应逐渐变弱,扩散作用逐渐增强。
  (3)基于非饱和流体理论,结合较高应力水平(70%、80%和90%)作用后卸载的损伤混凝土毛细吸水试验结果,对比分析了水力扩散系数的指数函数和幂函数形式对水分含量分布的影响规律,建立了损伤混凝土内相对含水量分布的预测分析方法。结果表明,损伤混凝土中累积吸水过程仍呈现双线性变化,与未受荷载试件相比,荷载作用能够显著提高混凝土的毛细吸水量,毛细吸水率和吸水深度提高了近2倍左右,但持载10min和反复加载25次的两种加载方式对水分含量分布的影响并不明显。
  (4)基于经典的Lucas-Washburn方程和平行板孔隙毛细吸水理论,建立了平行裂缝毛细吸水的动力学模型。利用花岗岩石材(忽略石材本身的吸水能力)拼接方法,人工预制了不同宽度的平行裂缝(23.64~240.38μm),开展了平行裂缝的毛细吸水试验,计算了裂缝中的水分传输速度;与理论模型相结合,建立了水分传输速度与裂缝宽度关系。研究发现,本文所建立的平行裂缝毛细吸水动力学模型,可较准确地描述临界裂缝宽度范围内水分的毛细吸入过程,但是当裂缝宽度超过其临界值后,需要考虑其他机理对模型进行修正。
  (5)考虑水分的气-液相两种存在形式和干湿两阶段传输过程的滞后效应,提出了干湿交替下开裂混凝土中水分和氯离子传输速度理论模型;在细观层次上,假定开裂混凝土是由骨料、砂浆、界面过渡区(ITZ)及裂缝组成的四相复合材料,采用Voronoi单元划分技术,建立了含单条裂缝的二维格构网络模型,开展了干湿交替下开裂混凝土中水分和氯离子传输过程的数值仿真分析,并开展了干湿循环机制、循环周期、裂缝宽度等参数的敏感性分析。通过与试验结果的对比验证了本文所建立的水分及氯离子传输速度模型的准确性。
[硕士论文] 张毅
船舶与海洋结构物设计制造 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:海面宽广,障碍物少,风力大,有利于海上风力发电。海上风机长期遭受风、波浪、流、海冰等载荷的作用,容易发生疲劳破坏。高纬度海域冬季结冰,如渤海,波罗的海,此类海域海上风机冬季遭受冰载荷的作用,需考虑冰载荷对海上风机结构的影响。本文针对我国渤海海域的海上风机,分别建立风冰联合作用下海上风机支撑结构时域与频域疲劳评估方法。主要研究内容如下:
  (1)对目前渤海辽东湾海冰与风的资料进行整理分析,总结出冰区环境参数。海冰参数主要考虑冰速、冰厚、冰漂移方向以及冰压缩强度。风参数主要考虑风速。假设风速与冰速相互独立,风向与海冰漂移方向相同,冰参数之间相互独立,得到了风冰联合概率密度函数,并建立了疲劳工况。
  (2)以单桩海上风机为研究对象,进行风冰联合作用下海上风机结构时域疲劳分析。由FAST软件计算间歇挤压、频率锁定挤压、连续挤压三种不同冰失效模式冰载荷,FAST计算风载荷。分别计算风机在风、冰载荷单独与联合作用下结构的动力响应,并通过雨流计数法,计算结构的疲劳损伤。研究了不同冰失效模式对海上风机支撑结构疲劳损伤的贡献。
  (3)连续挤压冰载荷存在冰力谱,且连续挤压工况远多于间歇挤压与频率锁定挤压工况,风速也存在风速谱,因此可采用疲劳损伤组合与谱分析的方法进行疲劳评估。以全时域计算结果为准,对Tempel、DNV、Huang-Moan、Ma-Han疲劳损伤组合方法计算结果比较分析。频域内,使用线性系统在多载荷输入情况下最大主应力线性化理论,建立风冰载荷联合作用下海上风机支撑结构疲劳谱分析方法。以单桩和三桩海上风机为研究对象,验证疲劳损伤组合方法与谱分析方法对不同支撑结构形式海上风机的适用性与准确性。
[硕士论文] 杨越
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:为加快我国内河水运的发展,薄壁钢护筒与钢筋混凝土联合受力架空直立式这一新的码头结构形式逐渐被应用到实际工程中。在实际工程中,由于制造的偏差、轴心线的偏离、联系结构协同受力,以及上部堆载不均匀等因素使得绝大多数的组合构件处于偏心受压状态。目前对应用于码头结构的薄壁钢护筒-钢筋混凝土组合结构(RCFST)偏心受压承载性能的研究还未下定论。鉴于此,本文依托交通部运输部建设科技项目中关于“在役高桩码头结构整体安全性评估技术力学特性研究”中的部分研究内容,对薄壁钢护筒-钢筋混凝土联合受力构件进行单向偏心受压承载性能研究。本文主要研究内容和成果如下:
  1、对本次薄壁钢护筒-钢筋混凝土组合构件单向偏心受压的试验方案进行了设计:水工结构室内模型试验相似比尺原则、各材料的属性确定、加载方案及测点布置、试验开展流程、需要检测的内容及需要处理数据处理、材料统计、材料性能试验、试件制作、试件养护等。按照钢护筒及偏心率参数改变总共设计制作了5个模型柱及配套模板。
  2、通过对室内模型试验,对组合构件从加载到破坏进行全过程分析,考察了试件的破坏形态,讨论了各参数对组合构件承载性能的影响。结果表明:(1)钢护筒壁厚增大对组合构件承载性能的提高是由材料本身及对核心混凝土的约束作用产生,混凝土的脆性及变形受到抑制而使构件承载性能提高。(2)偏心率增大,组合构件极限承载能力减小,各材料弹性阶段占百分比越低,柱顶侧向和顶面混凝土受拉开裂程度越大,钢护筒的环向应变分布越不均衡。并在偏心率为0.25至0.5期间,存在一界限破坏值,使得受压混凝土压碎时,受拉钢筋刚好屈服,可为实际工程做出一定参考。
  3、为验证及深化对课题的研究,在室内模型试验基础上,采用有限元分析软件abaqus对模型试验进行数值模拟:定义材料本构模型及截面特性、施加载荷和边界条件、结果后处理等,并对数据分析总结。在此基础上按照扩展钢护筒及偏心率参数增设了13根模型柱进行模拟。模拟发现:(1)在理想状态下,仅增大组合构件钢护筒壁厚,构件的极限承载性能总体呈线性增长。(2)偏心率增大,组合构件由柱顶至柱底应变传递更深,极限承载能力时受拉面积随偏心率增大而越大。偏心率由0.45至0,单向偏心受压构件的承载性能提高的一阶导数增大。而偏心率由0.45至0.7,单向偏心受压构件的承载性能减小的一阶导数增大。
[博士论文] 蔡荣
结构工程 广西大学 2017(学位年度)
摘要:海洋环境下混凝土的表面氯离子浓度是表征混凝土结构遭受海洋氯化物腐蚀环境作用强度的重要量化指标,受环境条件、材料性能和暴露时间等重要因素的影响,但现有的混凝土表面氯离子浓度计算模型无法综合考虑上述因素的影响,从而制约了海洋氯化物环境下混凝土结构耐久性定量分析与设计的发展。鉴于此,本文重点围绕海洋环境下混凝土表面氯离子浓度多因素计算模型开展了研究。首先揭示了海洋大气区、潮汐浪溅区和水下区等不同环境条件下混凝土中氯离子的传输机理和积聚规律,然后分析了不同环境条件下混凝土表面氯离子浓度的关键影响参数及其影响规律,最后基于大量的自然暴露试验数据,通过二阶段多元非线性回归分析,分别建立了海洋大气区、潮汐浪溅区和水下区环境下混凝土表面氯离子浓度的多因素计算模型,并提出了面向混凝土结构耐久性定量设计的海洋氯化物环境作用量化取值,从而为海洋氯化物环境下混凝土结构的耐久性定量分析与设计提供了量化边界条件。主要研究内容包括:
  (1)揭示了海洋氯离子在大气中和混凝土内部两个不同阶段的传输机理和积聚规律,结合大量的现场自然暴露试验数据,分析确定了大气区混凝土表面氯离子浓度的主要影响因素,进而综合考虑环境条件(离海岸距离、风速)、材料因素(水胶比、胶凝材料种类)和暴露时间的影响,建立了海洋大气区混凝土表面氯离子浓度的多因素计算模型,并通过与现有经验模型的预测值、现场自然暴露试验数据和在役混凝土结构的实测数据进行对比分析,验证了该模型的有效性和适用性。
  (2)基于大量的现场自然暴露试验数据,通过数理统计和回归分析,揭示了海洋潮汐浪溅区混凝土中氯离子的传输机理和积聚规律,遴选了该区域混凝土表面氯离子浓度的主要影响因素,在此基础上综合考虑水胶比、胶凝材料种类和暴露时间等因素的影响,结合大量的自然暴露试验数据和二阶段多元非线性回归分析方法,建立了海洋潮汐浪溅区混凝土表面氯离子浓度的多因素计算模型,并利用现有经验模型的预测值和现场实测数据验证了该模型的有效性和适用性。
  (3)分析了环境氯离子浓度、暴露时间、水胶比和胶凝材料种类等重要因素对海洋水下区混凝土表面氯离子浓度的作用机理和影响规律,进而综合考虑上述因素的影响,结合自然暴露试验数据和二阶段多元非线性回归分析方法,建立了海洋水下区混凝土表面氯离子浓度的多因素计算模型,并通过与现有经验模型和现场自然暴露试验数据进行对比,验证了该模型的有效性和适用性。
  (4)针对传统的混凝土结构耐久性设计方法无法定量考虑海洋氯化物环境作用所存在的缺陷,基于所建立的海洋大气区、潮汐浪溅区和水下区混凝土表面氯离子浓度的多因素计算模型,提出了面向混凝土结构耐久性定量设计的海洋氯化物环境作用量化取值,从而为海洋氯化物环境下混凝土结构的耐久性定量分析与设计提供了量化边界条件,并结合广西北部湾海港泊位码头混凝土结构的耐久性定量设计,验证了该方法的有效性和适用性。
[硕士论文] 王圣腾
水利工程 大连理工大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,国内出现了在滨海地区采用盾构法修建的长距离取水隧洞项目,此类取水隧洞位于平原上覆软土的地区,地层状态和水文条件十分复杂,且出现了隧洞双孔并行布置的情况。然而长期以来的盾构衬砌计算模型多针对单孔隧洞,能否将其直接应用于双孔并行隧洞的衬砌结构内力计算需要依据实际工程来确定。因此,针对软土地层中双孔并行水工隧洞结构的静力性能研究具有重要的理论意义和工程价值,本文以某电厂工程的取水隧洞为研究背景,展开以下方面的研究:
  1.首先,分析隧洞并行设置对衬砌结构的不利影响,利用有限元计算得到了不同间距下并行隧洞管片的应力变形、周围土体位移场分布与单线隧洞结构的异同。通过有限元分析证明了本工程背景下施工间距1.5D的合理性,可采用荷载-结构法计算模型对此并行隧洞结构按单孔隧洞进行结构内力计算。
  2.以取水隧洞某横断面为研究对象采用地层弹簧计算模型进行结构静力计算,考虑不同地层弹簧铺设范围和地基抗力系数k的选取对内力计算结果以及后续结构设计的影响。研究发现,抗力系数选取对计算结果影响较大,外荷载分布形式会导致结构最危险位置发生改变。
  3.考虑接头处理方式对衬砌计算结果的影响,分别采用等效匀质刚度评价法和弹簧单元模拟螺栓来考虑管片的接头影响,在不同工况下求解管片应力和结构内力。计算结果发现:接头的存在造成了衬砌内力的重分配,采用匀质刚度折减法的计算结果偏于安全。
  4.纵向模型化盾构隧洞结构,基于Winkler弹性地基梁理论求得满跨均布荷载作用下隧洞纵向任一位置处的弯矩、剪力和挠度。以梁边界影响效应为依据探讨了工程地质和隧洞结构构造条件对隧洞纵向结构性能的影响。
[硕士论文] 邓世琴
水利工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:水工混凝土结构的工作应力直接反应了结构的健康状况,是水工建筑物安全性评价和加固改造的重要依据。混凝土工作应力的测试方法很多,其中最常使用的是应力释放法。现有研究和工程实践表明,应力释放法的操作难度高,测量误差大,很难真正运用到于实际工程中。因此,采用理论分析与实验研究相结合的方式,采用数字图像和应力释放法,分析现有方法的误差来源,在此基础上提出更准确、操作更便捷的混凝土工作应力测量方法。
  本研究主要内容包括:⑴利用Ansys有限元软件,建立开槽法测量混凝土工作应力的数值模型。分析试件尺寸、应变片长度和开槽形状等对测量实验结果的影响,在此基础上提出合理的开槽深度、应变片长度参数,为实验和工程实践提供参考。⑵利用Ansys有限元软件,建立环孔法测量混凝土工作应力的数值模型。分析试件尺寸、应变片长度、圆芯内圆面大小和环孔孔径尺寸等对测量结果的影响规律;在此基础上为实验中环孔径尺寸、应变片长度或圆芯内圆面尺寸的选取,提供理论支撑。⑶进行了带预制切槽、预制环孔的混凝土试件试验,采用数字图像技术测量试件加载的过程中,混凝土试件表面应变变化情况,分析不同开槽深度、不同荷载下应力释放情况,验证数字图像和应力释放法结合测量混凝土工作应力的可行性。⑷模拟混凝土结构实际工作情况,研究了试件切孔后应力释放情况。采用数字图像方法测量试件的开槽(钻孔)前后的应变,定量分析应力释放情况,研究本文提出的工作应力测量方法测量精度。
[硕士论文] 赵杰豪
水利工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:钢管-钢筋混凝土复合桩是一种能够适应深水施工条件的桩基形式,它主要由外部嵌入岩层较浅的钢管和内部嵌入持力层较深的钢筋混凝土组成。钢管—钢筋混凝土复合桩在施工时,先在岩层上打入钢管,作为一种施工措施,再进行嵌岩桩的钻孔灌注,施工完成后钢护筒一般不拆除。由于缺少相关规范,在以往的设计与施工中钢护筒只作为一道施工工艺,不考虑其参与桩身受力。但在实际受力时,钢管会和内部钢筋混凝土联合受力。钢管—钢筋混凝土复合构件失效首先从界面或者节点的微弱损伤开始,因此对于研究钢管内表面与其内部钢筋混凝土外表面接触界面的力学特性显得尤为重要。
  本研究主要内容包括:⑴结合实验室实际情况,完成了模型设计,包括模型材料的确定、材料参数的确定、模型材料的换算、模型的制作、测点的布置及加载的设计。课题组采用一种特殊的钢管内表面与其内部钢筋混凝土外表面接触界面的相对滑移值的测量方法,成功测得相对滑移量的大小,并由此分析了相对滑移量随荷载的变化规律,钢管应变沿构件长度方向的分布规律,分析了粘结力的组成及其作用机理。对比分析了此种方法与传统的推出试验和推离试验的优缺点。⑵应用大型有限元软件采用接触单元模拟钢管-钢筋混凝土复合构件界面力学特性,开展了钢管-钢筋混凝土复合构件数值模拟分析。经过反复修改接触单元拟合实测试验数据,得到了能够准确反应模型试验实测结果的接触模型。⑶应用建立的接触模型验证了课题组同期同种结构相关试验构件的荷载-位移曲线关系,数值模拟与室内试验结果较为吻合,说明采用变刚度弹簧单元建立的界面模型能够反映钢管—钢筋混凝土复合构件界面力学特性,是开展钢管—钢筋混凝土复合构件界面力学特性分析的有效方法。
[硕士论文] 苏俊男
水利水电工程 大连理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着有限元分析技术的发展,利用有限元分析软件进行结构计算已经在工程项目和科学研究中广泛应用。同样,在水利工程项目中,利用ANSYS,ABAQUS等商业软件构建水电站厂房和坝体结构有限元模型从而进行静动力结构计算和分析也已经非常普遍。本文结合有限元分析软件已经广泛应用在工程和科研中的时代背景,针对有限元分析软件在水利工程项目的应用中可能会遇到的问题进行探索和研究。同时也利用ANSYS对厂房结构中的主要支撑结构—机墩进行动力特性分析,对机墩自振特性和动力响应与机墩厚度的关系进行了研究和总结。具体研究内容有:
  为了更好地运用有限元分析软件ANSYS模拟水电站厂房结构,对如何准确地模拟板梁柱结构进行了探索。分别对板结构、短柱结构、梁结构进行了模拟计算和研究,并通过有限元计算得出了实体单元与板梁单元在模拟板梁柱结构时的相同和区别之处。结论表明由于“剪切闭锁”的现象存在,实体单元并不能准确模拟所有结构的静动力行为,而板梁单元也只有在模拟特定的某种结构时能够保证准确度。本文对如何运用ANSYS更加准确地模拟水电站厂房构件静动力行为进行了初步的探索。
  本文针对MPC法连接不同自由度单元的有效性进行了模型实验,建立了六组十八例计算方案,分别对模型进行了静力计算,模态计算和谐响应计算。以此来探究MPC法在静力与动力计算中的有效性。并且关于网格划分方式对MPC法计算结果的影响同样进行了模型实验,结论如下:MPC法可以准确地连接体单元与壳单元,体单元与梁单元,梁单元与壳单元。组合结构的静动力行为都有良好的表现。当用MPC法连接实体单元与壳单元时,壳单元上连接处的节点相当于被全约束,而连接梁单元与体单元或壳单元时,梁单元上连接处的节点相当于被全约束。在使用MPC法连接的组合结构模型中,连接处的网格划分方式对计算结果影响很小,建议在保证基本计算精度的基础上减少节点数,这样可以减小计算量加快计算速度。
  机墩组合结构是水电站主厂房中重要的混凝土结构。因为机墩结构的强度、刚度和抗振稳定性等静动力结构特性对机组的稳定运行有着决定性的影响,所以在工程中需要机墩结构具有良好的抗振性能以满足对工程安全性的需要。本文从规范解和有限元解两方面出发,通过改变机墩的外径尺寸观察结构自振特性和振动响应的变化规律。得出结论如下:由于规范中对机墩结构进行了诸多简化,因此规范解与实际有限元计算的解相差较大。在机墩结构的自振频率计算解中,机墩的第一阶自振频率随着外径尺寸的增大而增大,说明机墩刚度对第一阶自振频率的影响要大于质量所带来的影响。而在机墩结构的谐响应计算解中,当外部激励频率特定时,随着机墩外径尺寸的增加,机墩的横向水平动位移出现了先增大后减小的现象,说明机墩结构的动力响应和外径尺寸不一定成负相关。
[硕士论文] 王佳旗
水利水电工程 大连理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国水利、交通、市政等基础设施建设日新月异地发展,隧洞工程已广为应用。关于隧洞衬砌结构设计计算的理论发展,至今已有近两百年历史,其中基于结构力学的数值解法——边值法,已在工程设计中得到了普遍采用。边值法不需假定围岩弹性抗力分布,而是以衬砌的径向位移来判断弹性抗力大小,相比其他解析方法更接近工程实际。所以本文基于边值法原理,以MATLAB软件为平台,开发了交互式可视化分析图形用户界面(GUI),可计算各种断面形式的隧洞(盾构法和钻爆法)衬砌结构内力和变形,并与现有以边值法为计算原理的商业软件及其他学者的计算方法进行了对比,验证了本文方法及程序的正确性。
  本文的主要内容和成果如下:
  (1)介绍边值法的原理,开发了计算水工圆形、马蹄形、城门洞形隧洞衬砌结构的GUI,并以具体算例验证了本文GUI的正确性。
  (2)边值法的缺点之一是假定衬砌为不透水结构,用其计算高压隧洞衬砌内力结果往往偏大。在高内水压作用下,水荷载的体力理论认为混凝土衬砌一般会开裂并与围岩脱开,内水压力以渗透压力的形式作用在衬砌和围岩上,而围岩承载了大部分的内水压力。本文将体力理论与边值法相结合,开发了计算圆形水工高压隧洞衬砌结构的GUI,并进行了实例计算。
  (3)以往边值法只用于计算连续均质的整体式衬砌结构,鉴于国内尚未有文献采用边值法计算由管片和接头组成的组合衬砌结构的内力和变形,本文原创性地提出了两种接头连接处理方法,实现了基于边值法进行盾构隧洞管片衬砌的结构计算,并开发了相应的GUI。
[硕士论文] 张祎
水利工程;水工结构工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:山区河道城市化前溪流深切,城市化后天然河流与周边地块存在较大高差,设计从防洪、水生态等多目标出发,提出了适应山区城市的双层河道建设方案:上层明渠、下层暗涵。其中,下层暗涵河道在场平过程中深埋地下,维护、检修困难且事故后果严重,因此对其结构受力特性的掌握尤为重要,在设计阶段加以考量能有效降低其事故风险。回填场区的地形、渗透特性使得强降雨条件下涵周土体内地下水环境会发生剧烈变化,土体若长时间呈沁水饱和状态,对场区的构筑物极为不利,因此考虑将外水通过涵体透水通道导入下层河道向下游排出,此时结构将会遭遇地下水水位变化这一工况。现行规范通过载荷—结构方式计算水荷载时通常进行折减或采用可能的最大水位,而涵体受力实质是与渗流—应力双场耦合作用下的涵周土体共同变形的过程,因此,研究深埋地下框架结构在地下水位变化所产生的流固耦合效应作用下的受力特性具有重要的工程应用价值。本文依托工程实例建立了地下框架结构三维有限元模型,主要研究内容如下:
  (1)从基本理论有效应力原理和达西定律出发,推导了应力场、渗流场的控制方程:应力平衡方程和非稳定饱和渗流连续方程,并给出相应的定解条件。根据两场相互作用的的影响方式,得到了多孔介质土体渗流场应力场耦合的数学模型并给出了耦合状态下的有限元矩阵格式和求解方式。阐述了三维有限元模型建立过程中的要点,并依托实例工程地勘报告和相应土工实验成果给出模型参数。
  (2)模拟分层回填施工过程,其涵顶存在应力集中现象,此为深埋框架结构所特有的受荷形式;模拟水位下降固结过程,其有效应力的增长由产生明显水位降前(主要)、明显水位降落过程、涵侧水位降落过程三阶段阶段的孔压溢出、沉降差Δh产生的应力集中共同贡献,此时水位降幅快慢并不适用来衡量内力变化的趋势。固结排水过程使得沉降加剧、内力增大,结构受荷破坏的风险相应增大。
  (3)回填材料对涵体受荷以及内力响应影响较大的因子为弹性模量E以及渗透系数k,不考虑涵背回填、涵侧排水工程措施时,仅存在土石混合料的单参数作用下,场区回填料弹性模量Em越大、渗透量级较高时渗透系数km相对越小结构越有利;反之,引入涵背砂砾石回填料,其弹性模量Es、渗透系数ks,在多参数作用下,Em越小、Es越大、km大于并接近ks、ks越小时,对结构越有利,其中,在相同的变化量级范围内,Em比Es更敏感,ks比km更敏感。总体来说,在涵侧土体范围内采用相应工程措施能有效减小结构受荷及内力大小,且更为经济高效。
[硕士论文] 陆木秀
水利工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:目前,国内外关于混凝土耐久性的研究成果显著,但在混凝土结构的安全检测与评价方面仍有待改进。无损检测技术作为一种经济、合理、简捷、高效的检测手段,经常应用于混凝土检测中。通过对冻融循环作用下的混凝土应力波传播特性进行研究,可为混凝土的耐久性研究提供参考,同时对水利工程的安全与运行具有十分重要的现实意义。
  本文通过室内冻融试验,对冻融循环作用下的混凝土弹性波波速、动弹性模量等进行测试,研究不同水灰比、引气剂掺量、冻融次数对弹性波波速、动弹性模量的影响规律,分析弹性波波速与动弹性模量之间的关系,建立混凝土冻融损伤模型。本文的主要研究内容及结论如下:
  1)采用冲击弹性波无损检测技术对冻融循环作用下混凝土试件的弹性波传播特性进行研究,分析不同水灰比、引气剂掺量及冻融循环次数时的混凝土试件的弹性波传播规律。试验结果表明:在未添加引气剂的试件中,随着冻融次数的增加,试件的弹性波波速都会减小;试件的水灰比越小,弹性波波速越大;水灰比越大,弹性波波速的下降速度越快。添加引气剂对混凝土试件的弹性波波速产生一定的影响,会使其弹性波波速减少,不过引气剂的添加也会让弹性波波速的衰减过程更为平缓,衰减幅度变小。
  2)通过对冻融循环作用后的混凝土试件的动弹性模量进行测试,研究水灰比、引气剂掺量以及冻融循环次数等因素对混凝土动弹模的影响规律。试验结果表明:随着冻融次数的增加,试件的动弹性模量均在减少;添加引气剂在一定程度上会引起混凝土试件动弹性模量的减少,但添加引气剂的混凝土试件的动弹性模量的衰减幅度较小,比未添加引气剂的混凝土试件的表现更为稳定。
  3)通过分析冻融循环作用下混凝土动弹性模量与弹性波传播特性参数之间的联系,建立冻融循环作用下的混凝土耐久性检测模型,为混凝土的冻融研究提供新的检测方法。对试验中的8组试件的弹性波波速与动弹性模量进行函数拟合,发现幂函数拟合效果较好。分别以动弹性模量、弹性波波速为损伤因子确定混凝土冻融损伤度,分析混凝土冻融破坏程度。
  4)利用相对动弹性模量以及质量损失率作为混凝土是否发生破坏的判断依据,结合试验成果分析混凝土的冻融破坏情况。
[硕士论文] 张淼
水利工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:水库库岸边坡失稳在全世界范围内屡见不鲜,其稳定性状态与库水位升降有很大的关系。目前现有的研究成果大多是针对天然边坡,而以人工边坡为对象的稳定性变化机理研究成果相对较少。在库水位升降以及后续地下水浸润线变化的全过程中,人工岸坡的稳定性变化机理同样也是工程师们重点关注的课题。本文在分析前人研究成果的基础上,以粘性素填土质人工岸坡为例,采用理论分析、室内试验和数值模拟相结合的方法,试图找出影响岸坡稳定性的因素,得出水对土体抗剪强度的影响机理,据此再进行库水位上升和下降及后续渗流全过程条件下的岸坡数值模拟。通过数值模拟分析了水位上升和下降全过程中岸坡的大致渗流情况、岸坡土体所受剪应力、孔隙水压力和稳定性安全系数的变化情况,最后尝试归纳了水位升降条件下粘性素填土质人工岸坡稳定性变化的机理。
  本研究主要内容包括:⑴土体的粘聚力c呈现出随着土体含水率w的增大而减小的趋势,减小的速率较为稳定。在含水率增大到某一值后,粘聚力的值趋于稳定,不再随含水率变化而改变。土体的内摩擦角ψ总体上也呈现出随着土体含水率w的增大而减小的趋势,但在含水率增大的某些区间里内摩擦角ψ会随着含水率增大而增大。⑵通过数值模拟分析了岸坡在水位升降全过程中的渗流情况,并总结出引起岸坡渗流的根本性因素有二,其一是岸坡外水位与岸坡地下水水位之差所具有的位置势能,其二,因为库水位升降导致岸坡土体所受应力变化,从而使土体体积改变或者有改变的趋势,所以产生了超静孔隙水压力,可以视为压力势能。岸坡渗流的情况是这两个因素共同作用的反映。⑶在水位上升过程中,岸坡土体所受最大剪应力值总体上呈现出先减小后趋于稳定的趋势;在水位下降过程中,岸坡土体所受最大剪应力值总体上呈现出先减小后增大,最后趋于稳定的趋势。⑷在库水位上升和库水位下降阶段,岸坡饱和土体区域的孔隙水压力整体都在增大;在之后的地下水浸润线变化阶段,岸坡饱和土体区域的孔隙水压力值都呈现出空间上均匀化分布的趋势。
[硕士论文] 张钧堂
水利工程;水工结构工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:黏土具有良好的抗渗性、较高的强度等优点,在土质心墙堆石坝中常被用作心墙填料。心墙是土石坝的防渗体,其抗裂性能对大坝安全具有极其重要的意义,随着高心墙坝的兴起,黏土心墙的裂缝问题受到更多的关注。本文依托国家自然科学基金面上项目(编号:51479012)和重庆市研究生科研创新基金(编号:CYS16180),从断裂力学角度出发,在总结传统断裂相关试验方法基础上,结合断裂力学理论开展了适用于压实黏土的二维断裂试验方法研究。并采用离散元PFC数值方法进行了压实黏土的二维断裂的数值仿真试验,分别从宏细观层面研究了压实黏土在拉伸、剪切、拉剪、压剪应力状态下的断裂特性。具体研究内容和结论如下:
  (1)从试样结构形式、加载方式、监测手段等方面入手,设计了适用于压实黏土的二维断裂试验装置。试验试样采用单边裂缝长方体试样,加载设备采用WDW-100微机伺服控制电子万能材料试验机,采用VIC-3D非接触全场应变测量系统进行断裂过程中试样裂缝的扩展过程、张开位移等监测。根据二维断裂中拉伸、剪切、拉剪和压剪四种应力状态下的裂纹尖端受力状态,分析了四种应力状态下的应力强度因子。
  (2)对PFC中线性接触模型中的细观参数进行敏感性分析,研究了线性接触模型中的细观参数对宏观力学特性的影响。采用GDS动三轴试验系统进行黏土的固结排水三轴试验,获得了黏土的宏观物理力学参数。参照细观参数与宏观力学特性间的关系,采用PFC双轴数值试验进行了细观参数标定,得到了与黏土宏观物理力学参数吻合较好的线性接触模型的PFC细观参数。
  (3)基于二维断裂试验方法,建立了相应的拉伸断裂PFC数值模型和剪切断裂PFC数值模型。采用离散元数值方法,研究了拉伸断裂和剪切断裂两种基本断裂形式的断裂破坏过程,分析了初始裂缝长度、初始裂缝宽度、加载速率以及试样尺寸等因素对两种基本断裂形式的宏观断裂特性、裂缝扩展过程及断裂破坏形态的影响。
  (4)基于二维断裂试验方法,建立了相应的拉剪断裂PFC数值模型和压剪断裂PFC数值模型。采用离散元数值方法,研究了这两种复合断裂形式的断裂破坏过程,分析了加载角度、初始裂缝长度、加载速率等因素对两种复合断裂形式宏观断裂特性、裂缝扩展过程及断裂破坏形态的影响。
[硕士论文] 刘楠楠
水利工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:由边坡失稳造成的灾害已成为全球性地质灾害,给世界各国造成的经济损失每年可达数十亿美元。水利工程边坡一般为天然边坡,岩土体性质具有非均质性。非均质会影响利用传统方法得到的边坡稳定性分析及失稳风险评估结果。与传统的边坡施工风险源(如施工方法、人员素质等)不同,岩土体非均质特性及参数的空间变异性等对边坡失稳风险的影响未受到足够的重视。为了提高水利工程高边坡失稳风险评估的精确度,本文依托重庆市科委基础科学与前沿重点项目“三峡库区典型节理化岩质高边坡的灾变机理及稳定性动态评价方法”(cstc2015jcyjBX0039),开展非均质边坡的稳定性研究。
  本研究主要内容包括:⑴分析了边坡岩土体参数不确定性和空间变异性的来源,研究了如何利用参数分布函数、自相关性和互相关性等生成参数随机场,提出了基于蒙特卡洛模拟的边坡失稳概率统计方法。以一维无限长坡为例,探索了强度参数随机性对边坡安全系数统计规律的影响。结果表明一维无限长坡失稳概率与参数方差、均值、相关尺度、互相关系数等有关。非均质边坡的潜在滑动面不一定是基岩面,滑动面位置出现的频次随深度的增加而增加。⑵阐述了边坡稳定性二维分析的强度折减法原理,利用提出的随机场生成方法,分析了不同随机参数场条件下的边坡稳定性,揭示了边坡失稳的统计规律与参数相关尺度、方差、各向异性等的关系,提出了考虑失稳概率的边坡风险等级划分方法,阐述了基于边坡风险等级的风险管理措施。研究结果表明参数的空间变异性对边坡系数和失稳潜在滑面位置等都有影响,且参数自相关性越高,边坡失稳概率也越高;相同条件下,水平成层状岩土体边坡发生失稳破坏的风险较竖直向成层岩土体边坡失稳风险高。⑶采用极限平衡法与强度折减法研究了高陡岩石边坡在确定性参数条件下的稳定性,计算并对比了不同工况条件下的安全系数。研究结果表明参数不确定性会造成边坡安全系数的离散和边坡潜在滑动面的分布。参数非均质的描述精度会影响边坡稳定性分析结果的精确性,从而影响边坡稳定的判断。在给定的参数空间变异条件下,本工程边坡的失稳风险较高,应该在边坡开挖、施工以及后期的运营管理过程中做好相关的防护工作。
[硕士论文] 裴雪玲
地质工程 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:我国水力资源十分丰富,水力发电是我国重要的电力资源之一,但我国也是一个地震多发的国家,尤其是水电资源丰富的西南地区,地震活动非常频繁,水电工程基本都处在地震高烈度区。水电站大坝是水电工程的1级建筑物,具有重要的功能和非常高的安全要求,为此,国家能源局规定已建成大型水电工程应进行大坝强震动监测。强震动监测是大坝监测的重要内容,通过在大坝等水工建筑物和场地布置监测地震活动的台阵,记录强震时建筑物监测部位和场地的地震反应信息,进而评估大坝在强地震过程中的安全性。
  本研究以董箐水电站面板堆石坝为研究对象,以强震动监测数据为基础,采用Seismosignal软件对291条样本数据进行波形错点剔除、基线校正、滤波去噪等预处理和数值积分、频谱分析等常规处理,得到每个样本的加速度峰值和振幅谱峰值,分析研究了不同震源方位和不同震级强度下大坝主要监测点的反应规律;同时分析了大坝不同部位监测点的反应规律,结论表明:⑴震源方位反应特点:震源在右岸时,左坝肩、坝腰、坝脚地震反应基本一致,震源在左岸时,左坝肩较坝腰、坝脚反应明显。⑵不同震源和震级条件下,坝顶中部的地震反应最强,同时,地震反应随高程呈现放大效应。⑶对各监测点各分量研究表明南北向分量参数较其它分量大,说明库水的动荷载作用对其影响较大。⑷大坝不同位置的地震反应特征除与监测位置、高程有关外,震级和震中距是主要影响因素,震源与大坝的方位关系也会产生重要影响。⑸大坝强震动特征的研究成果可为大坝抗震设计、日常安全观测提供参考资料。
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