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碾压混凝土诱导缝等效强度模型研究进展

新材料·新装饰 2024年第12期6卷 52-54页

作者：张旭毕重辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001

院为分析碾压混凝土诱导缝的开裂状况,了解其等效强度的发展脉络及研究现状,文章分别从试验研究、理论研究、数值模拟等方面出发,对碾压混凝土诱导缝等效强度模型研究发展现状进行了分析,且总结了碾压混凝土诱导缝等效强度存在的理论和... 详细信息

院为分析碾压混凝土诱导缝的开裂状况,了解其等效强度的发展脉络及研究现状,文章分别从试验研究、理论研究、数值模拟等方面出发,对碾压混凝土诱导缝等效强度模型研究发展现状进行了分析,且总结了碾压混凝土诱导缝等效强度存在的理论和技术问题,并提出了下一步的研究重点。

关键词：院碾压混凝土诱导缝等效强度模型

考虑诱导缝多段压裂水平井非均质改造压力动态模型研究

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力学学报 2023年第3期55卷 656-668页

作者：徐有杰向祖平张小涛于梦男余星颖重庆科技学院重庆401331 四川页岩气勘探开发有限责任公司成都610051 中国石油辽河油田分公司辽宁盘锦124010 川庆钻探工程有限公司试修公司重庆401120

为了准确模拟致密油藏水平井大规模压裂形成复杂裂缝网络系统和非均质储层井底压力变化,建立考虑诱导缝矩形非均质储层多段压裂水平井不稳定渗流数学模型,耦合裂缝模型与储层模型得到有限导流裂缝拉普拉斯空间井底压力解,对两种非均质... 详细信息

为了准确模拟致密油藏水平井大规模压裂形成复杂裂缝网络系统和非均质储层井底压力变化,建立考虑诱导缝矩形非均质储层多段压裂水平井不稳定渗流数学模型,耦合裂缝模型与储层模型得到有限导流裂缝拉普拉斯空间井底压力解,对两种非均质储层模型分别利用数值解、边界元和已有模型验证其准确性.基于压力导数曲线特征进行流动阶段划分和参数敏感性分析,得到以下结果:和常规压裂水平井井底压力导数曲线相比较,理想模式下,考虑诱导缝影响时特有的流动阶段是综合线性流阶段、诱导缝向压裂裂缝“补充”阶段、储层线性流动阶段和拟边界控制流阶段.诱导缝条数的增加加剧了综合线性流阶段的持续时间,降低了流体渗流阻力,早期阶段压力曲线越低;当诱导缝与压裂裂缝导流能力一定时,裂缝导流能力越大,线性流持续时间越长;当所有压裂裂缝不在一个区域时,沿井筒方向两端区域低渗透率弱化了低渗区域诱导缝流体向压裂裂缝“补充”阶段,因此,沿井筒方向两端区域渗透率越低,早期阶段压力曲线越高;当所有压裂裂缝在一个区域时,渗透率变化只影响径向流阶段之后压力曲线形态,外区渗透率越低,早期径向流阶段之后压力曲线越高.通过实例验证,表明该模型和方法的实用性和准确性.

关键词：压裂水平井诱导缝非均质改造有限导流裂缝井底压力动态

北京工人体育场超长混凝土结构S形弯折钢筋诱导缝设计与试验研究

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建筑结构 2023年第18期53卷 69-74页

作者：邱意坤李伟丁大勇王猛许庆李欣赵明盛平北京市建筑设计研究院有限公司北京100045 中赫工体(北京)商业运营管理有限公司北京100020 北京建工集团有限责任公司北京100055 中冶建筑研究总院有限公司北京100088

介绍了S形弯折钢筋诱导缝构造在北京工人体育场超长结构中的应用情况。以轴向拉伸加载方式代替温度作用,开展试验研究了诱导缝对于试件开裂的影响,揭示了弯折钢筋在轴向拉伸作用下的变形规律,以及钢筋弯折角度对于诱导缝的影响情况。结... 详细信息

介绍了S形弯折钢筋诱导缝构造在北京工人体育场超长结构中的应用情况。以轴向拉伸加载方式代替温度作用,开展试验研究了诱导缝对于试件开裂的影响,揭示了弯折钢筋在轴向拉伸作用下的变形规律,以及钢筋弯折角度对于诱导缝的影响情况。结果表明,在轴向拉力作用下,试件在诱导缝位置首先开裂,呈现脆性破坏现象。相同配筋率情况下,分布钢筋排布细而密时,诱导缝位置混凝土裂缝宽度有减小的趋势。此外,在相同外荷载作用下,钢筋弯折角度越大,对应其弯折钢筋位置的混凝土会分担更多的外荷载。在开槽位置将钢筋进行弯折处理,更有利于诱导缝发挥功效。试验结果显示,北京工人体育场使用的S形弯折钢筋诱导缝可在温度应力作用下首先开裂,释放了温度应力,同时解决了混凝土收缩问题,延缓其他位置有害裂缝的产生。

关键词：北京工人体育场诱导缝弯折钢筋试验研究超长混凝土结构裂缝

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某RCC拱坝诱导缝分缝形式及效果分析

水电能源科学 2022年第3期40卷 95-99页

作者：胡虹傅少君贺昌海武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

RCC拱坝设置诱导缝是解决施工期温度裂缝的有效措施,由于拱坝结构受力复杂,各个工程差异大,诱导缝位置和数量等对设缝效果、拱坝安全有明显影响。为此,以某RCC拱坝为例,根据初拟的5个设缝方案建立了精细有限元网格模型,并进行了全过程... 详细信息

RCC拱坝设置诱导缝是解决施工期温度裂缝的有效措施,由于拱坝结构受力复杂,各个工程差异大,诱导缝位置和数量等对设缝效果、拱坝安全有明显影响。为此,以某RCC拱坝为例,根据初拟的5个设缝方案建立了精细有限元网格模型,并进行了全过程、全坝段的温度场和应力应变场仿真模拟计算,研究了诱导缝位置、数量对坝体变形、应力分布与抗裂安全性的影响。结果表明,设置诱导缝后,坝体最大拉应力分布范围减小、幅值明显降低,拱坝整体刚度也有所削弱;施工期坝体的拉应力状态随设缝数量增加有明显改善,但设缝数量对拱坝整体刚度影响不显著,按方案5设缝后,拱坝的拉应力水平及分布满足设计规范要求。

关键词：诱导缝温度应力三维有限元分析 RCC拱坝

黄土场地条件下设诱导缝地铁车站地震响应研究

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黄土场地条件下设诱导缝地铁车站地震响应研究

作者：王玉铃长安大学

学位级别：硕士

本论文依托于陕西省自然科学基础研究计划:黄土场地条件下地铁车站结构诱导缝地震破坏机理与抗震性能评估(2020JM-234)。黄土是一种典型的第四纪松散沉积物,独特的生成环境和物质来源使其形成特殊的大孔性、欠固结和非饱和的多孔隙弱胶... 详细信息

本论文依托于陕西省自然科学基础研究计划:黄土场地条件下地铁车站结构诱导缝地震破坏机理与抗震性能评估(2020JM-234)。黄土是一种典型的第四纪松散沉积物,独特的生成环境和物质来源使其形成特殊的大孔性、欠固结和非饱和的多孔隙弱胶结架空结构;由于黄土的特殊结构性和水敏感性,使得黄土地区震害十分严重。为避免因温度应力、混凝土收缩、徐变以及地基不均匀沉降等引起地铁车站结构发生无序开裂,通常沿地铁车站结构纵向设置诱导缝;在诱导缝处截断部分纵向钢筋减少对混凝土的约束,降低截面刚度,使横向裂缝集中出现在该处以释放结构纵向内力。随着诱导缝在多个大、中城市的已建和在建地铁工程中广泛应用,黄土场地条件下设诱导缝地铁车站的抗震性能却还未得到验证,相关抗震理论尚不成熟。因此开展黄土场地条件下设诱导缝地铁车站地震响应研究,为黄土地区设诱导缝地下结构的抗震性能评估和抗震设计提供依据,有效减轻结构地震灾害,具有重要的理论意义和实用价值。论文主要研究内容和成果如下:(1)归纳了国内外地铁地下结构抗震分析研究现状,提出了本文研究内容;论述了土-结构体系整体动力时程分析方法的具体实现过程,分析了黄土场地条件下地铁车站地震响应分析的关键问题及解决方法。(2)基于土-结构体系整体动力时程分析方法建立黄土场地地铁车站地震响应三维精细化数值模型,并与课题组已完成的黄土场地地铁车站振动台试验进行对比;分析数值模拟与振动台试验中土体及结构的加速度和水平位移反应,验证本文建立的三维精细化数值模型较可靠地模拟了黄土场地与地铁车站相互作用体系的地震反应。(3)建立黄土场地-设诱导缝地铁车站体系地震反应三维数值模型,研究不同频谱特性和不同峰值加速度地震波作用下黄土场地中设诱导缝地铁车站的地震响应规律。结果表明:低频成分更丰富的地震波作用下,黄土-地铁车站结构体系动力响应更加剧烈,且诱导缝两侧结构因整体质量差异会产生不同的加速度反应;地铁车站结构各断面处混凝土受压损伤和受拉损伤分布基本一致,结构中柱损伤最为严重,随地震强度增大结构损伤程度加深、损伤范围逐渐扩大;诱导缝断面为地铁车站结构薄弱截面,诱导缝两侧结构水平相对滑动沿地铁车站结构从下往上逐渐增大,竖向相对错动沿地铁车站截面宽度方向总体呈现出两端较大、中间相对较小的规律,随地震强度增大,诱导缝两侧结构水平相对滑动越大,竖向相对错动反而较小。(4)不同因素对地铁车站诱导缝地震响应的影响研究表明,地铁车站结构纵向不均匀性和黄土场地不均匀性会对诱导缝两侧结构水平相对滑动和竖向相对错动产生影响;增加诱导缝处余留纵向钢筋配筋率,可减小诱导缝两侧结构水平相对滑动和竖向相对错动,且诱导缝断面底板处设置键槽对控制底层诱导缝两侧结构水平相对滑动有一定作用,对防止诱导缝两侧结构发生竖向相对错动效果显著。

关键词：黄土地区等效线性化地铁车站诱导缝数值模拟地震响应

黄土场地条件下设诱导缝地铁车站抗震性能评估

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黄土场地条件下设诱导缝地铁车站抗震性能评估

作者：杜成城长安大学

学位级别：硕士

我国拥有世界上分布面积最广、层厚最大和成因类型最复杂的黄土场地,由于黄土场地具有特殊的结构性与水敏感性,致使黄土场地受中强震作用时可能会加重或放大工程结构的损坏程度。地铁是现今城市公共交通的重要组成部分,地铁线路中相当... 详细信息

我国拥有世界上分布面积最广、层厚最大和成因类型最复杂的黄土场地,由于黄土场地具有特殊的结构性与水敏感性,致使黄土场地受中强震作用时可能会加重或放大工程结构的损坏程度。地铁是现今城市公共交通的重要组成部分,地铁线路中相当大的一部分结构埋于城市地下,地铁地下结构在地震作用下可能会出现巨大的安全隐患。目前我国修建的地铁车站纵向长度较大(通常为120～300m),为避免由于温度应力、混凝土收缩及不均匀沉降等引起地铁车站结构无序开裂,通常沿地铁车站结构纵向设置诱导缝,截断部分纵向钢筋降低截面刚度,使横向裂缝集中出现在该处以释放结构纵向内力。虽然我国已建和在建地铁地下结构中广泛使用诱导缝,但现行规范仍未给出地铁车站结构诱导缝的抗震设计方法,且地铁车站结构诱导缝的抗震性能研究相关研究较少。因此,本文依托陕西省自然科学基础研究计划:黄土场地条件下地铁车站结构诱导缝地震破坏机理与抗震性能评估(2020JM-234),以西安地铁四号线飞天路车站为原型,基于ABAQUS有限元分析平台开展黄土场地条件下设诱导缝地铁车站的地震反应分析,并对其抗震性能进行评估。论文主要工作及成果如下:(1)采用ABAQUS有限元平台,考虑材料动力特性、黄土-地铁车站动力相互作用、模型尺寸、人工边界等因素,建立黄土场地条件下地铁车站结构三维数值模型。通过有限元分析结果与课题组已开展振动台试验结果对比,验证黄土场地条件下地铁车站结构数值模型的有效性,通过对黄土场地条件下地铁车站数值模型中增设诱导缝结构,建立本文研究数值模型。(2)选取12条符合目标反应谱的真实地震动,对其地震动峰值加速度调幅后,输入黄土场地条件下设诱导缝地铁车站数值模型中进行动力时程分析。根据动力时程分析结果,对地震动强度因子(IM)进行适用性分析,得到适用于本文研究的地震动强度因子;取有代表性的地震动工况,开展地铁车站结构变形与应力分析,得到在地震动作用下的地铁车站结构变形与应力响应特征。(3)基于黄土场地条件下设诱导缝地铁车站数值模型进行IDA分析,绘制以最大层间位移角为结构损伤性能参数、峰值加速度为地震动强度因子的IDA曲线。基于IDA分析结果,借助分位分析对地铁车站结构开展抗震性能定性评估;借助结构地震易损性分析对地铁车站结构开展抗震性能定量评估。结果表明,黄土场地条件下设诱导缝地铁车站结构在E地震作用下满足性能要求Ⅰ的安全储备不足,地铁车站结构在E地震作用下满足性能要求Ⅱ有一定安全储备;地铁车站结构底层诱导缝处可能最先破坏或破坏程度最大,应考虑提升地铁车站结构底层诱导缝处的抗震措施。

关键词：黄土场地地铁车站数值模拟诱导缝 IDA分析抗震性能评估

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碾压混凝土拱坝诱导缝损伤开裂准则研究

水力发电学报 2004年第5期23卷 22-27页

作者：刘海成吴智敏宋玉普大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024

混凝土宏观裂缝失稳扩展前 ,裂缝前缘存在较大范围的损伤区 ,使得线弹性断裂判据失效。本文采用虚拟裂缝模型和连续损伤力学方法 ,计算了断裂过程区的长度和损伤度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点 ,分别将诱导缝简化为穿透形裂缝和... 详细信息

混凝土宏观裂缝失稳扩展前 ,裂缝前缘存在较大范围的损伤区 ,使得线弹性断裂判据失效。本文采用虚拟裂缝模型和连续损伤力学方法 ,计算了断裂过程区的长度和损伤度。根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点 ,分别将诱导缝简化为穿透形裂缝和椭圆形裂缝 ,应用双K断裂准则 ,计算了诱导缝起始扩展和失稳扩展时的等效损伤度和等效应变。

关键词：碾压混凝土拱坝损伤开裂准则诱导缝断裂过程区损伤度

碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度双参数断裂模型

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大连理工大学学报 2005年第2期45卷 265-271页

作者：张小刚宋玉普王学志吴智敏大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

对两种尺寸碾压混凝土三点弯曲梁进行了断裂试验,获得了荷载和裂缝口张开位移P-M全曲线及荷载和加载点位移P-δ全曲线,分析了碾压混凝土的断裂参数、临界有效裂缝长度和临界裂缝尖端张开位移等一系列空白参数.运用双K和双G断裂理论,分... 详细信息

对两种尺寸碾压混凝土三点弯曲梁进行了断裂试验,获得了荷载和裂缝口张开位移P-M全曲线及荷载和加载点位移P-δ全曲线,分析了碾压混凝土的断裂参数、临界有效裂缝长度和临界裂缝尖端张开位移等一系列空白参数.运用双K和双G断裂理论,分别建立了碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度的非线性断裂模型和断裂能量分析模型,从非线性应力场和能量释放率角度明确了诱导缝的起裂、稳定扩展和失稳扩展的计算方法,对两种模型计算结果进行了相互比较,并用有限元和沙牌拱坝的工程实际观测值验证了模型的可靠性.给出了拱坝诱导缝的最佳布置间距、设置位置等.实践证明,该模型可提高碾压混凝土拱坝诱导缝的设计水平,且具有工程实用价值.

关键词：断裂模型等效强度诱导缝双参数高碾压混凝土拱坝能量分析模型张开位移三点弯曲梁能量释放率断裂试验断裂参数断裂理论裂缝尖端裂缝长度计算方法失稳扩展计算结果布置间距工程实际沙牌拱坝设置位置

基于温度应力仿真分析的碾压混凝土重力坝诱导缝开裂研究

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岩石力学与工程学报 2006年第1期25卷 122-127页

作者：周伟常晓林刘杏红范五一丁福珍武汉大学水利水电学院水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010

考虑彭水水电站碾压混凝土坝的实际碾压浇筑过程,采用混凝土钝裂缝带模型,在三维瞬态有限元温度应力仿真分析的基础上,对大坝诱导缝的开裂及裂缝扩展进行了跟踪计算。计算结果表明,坝体的上游面诱导缝缝端应力强度因子局部超过混凝土的... 详细信息

考虑彭水水电站碾压混凝土坝的实际碾压浇筑过程,采用混凝土钝裂缝带模型,在三维瞬态有限元温度应力仿真分析的基础上,对大坝诱导缝的开裂及裂缝扩展进行了跟踪计算。计算结果表明,坝体的上游面诱导缝缝端应力强度因子局部超过混凝土的断裂韧度而发生开裂,且诱导缝的开裂明显减小了坝段中部区域的拉应力。根据诱导缝的开裂分析结果,建议诱导缝的设置长度为4.5m。

关键词：水利工程碾压混凝土重力坝诱导缝温度仿真钝裂缝带模型