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岩土力学 2023年第11期44卷 3288-3298页

作者：姜琪浩王金铜侯波张东明张晋彰同济大学地下建筑与工程系上海200092 中建三局集团有限公司湖北武汉430064 中建铁路投资建设集团有限公司北京100053

地层不确定性显著影响浅基础承载力,其不确定性主要包括地层变异和参数空间变异性。以往研究已分别研究了地层变异和参数空间变异性对浅基础承载力的影响。旨在建立浅基础承载力的随机概率计算框架,以揭示地层不确定性对浅基础承载能力... 详细信息

地层不确定性显著影响浅基础承载力,其不确定性主要包括地层变异和参数空间变异性。以往研究已分别研究了地层变异和参数空间变异性对浅基础承载力的影响。旨在建立浅基础承载力的随机概率计算框架,以揭示地层不确定性对浅基础承载能力的影响。其中,使用马尔可夫随机场模拟地层变异。在此基础上,考虑土体参数竖向相关距离的变化,使用对数正态随机场模拟不同地层中土体参数的空间变异性。基于深圳妈湾的钻孔和土体参数数据,根据所提出的计算框架进行浅基础承载力分析。使用子集模拟方法加速计算各方案的可靠度,提出了缩小系数对计算结果进行不同程度的缩减以达到简化考虑空间变异性的效果。定义了贡献率指标以定量计算地层变异和参数空间变异性对浅基础承载力计算结果的影响。结果表明,如果不考虑地层不确定性,传统确定性的承载力计算会高估浅基础的承载力。当钻孔数量较少时,地层变异对承载力计算起主要影响;当钻孔数量充足时,则由参数空间变异主导。

关键词：浅基础承载力地层变异参数空间变异贡献率指标

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考虑材料参数空间变异性的RCC重力坝施工期温控仿真及开裂风险分析

考虑材料参数空间变异性的RCC重力坝施工期温控仿真及开裂风险分析

引用

作者：邓多四川大学

学位级别：硕士

碾压混凝土筑坝技术在国内外水利水电工程建设中已广泛应用。由于通仓碾压、层间间歇短、水化热增温过程慢、高温持续时间长,加之坝体快速升高、不设纵缝等原因,RCC坝建造过程中坝体裂缝屡见不鲜,其施工温控防裂是坝工界长期关注和研究... 详细信息

碾压混凝土筑坝技术在国内外水利水电工程建设中已广泛应用。由于通仓碾压、层间间歇短、水化热增温过程慢、高温持续时间长,加之坝体快速升高、不设纵缝等原因,RCC坝建造过程中坝体裂缝屡见不鲜,其施工温控防裂是坝工界长期关注和研究的难点。特别是RCC重力坝体量大,受混凝土材料、拌合、运输、碾压、养护等众多因素的影响,使坝体混凝土物理力学参数在空间上客观存在变异特性,如何揭示RCC重力坝施工期温度与应力对材料参数空间变异的响应规律,确保大坝施工期温控防裂安全,开展考虑材料参数空间变异性的RCC重力坝施工期温控仿真和开裂风险分析研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文结合TJ重力坝建设需求,针对RCC重力坝材料物理力学参数空间变异模拟、大坝施工期温度应力场仿真、开裂风险评估等关键技术与方法开展深入研究,取得了以下主要研究成果。(1)提出了考虑材料参数空间变异性的RCC重力坝施工期温度应力模拟方法。针对RCC重力坝结构与施工特点,采用空间自相关函数与中心点离散法生成大坝材料物理力学参数空间变异随机场。通过ANSYS软件二次开发,仿真RCC重力坝施工进度、工序、温控措施等,实现材料参数空间变异环境下的RCC重力坝施工期温度应力模拟,解决了确定性分析不能考虑参数随机特征及均匀随机场无法衡量参数空间变异性的问题。TJ水库8#坝段分析表明,该方法模拟结果符合工程实际,适用性好,丰富了大块体混凝土结构施工温控仿真技术,具工程应用价值。(2)揭示了RCC重力坝施工期温度、应力场时空分布对材料参数空间变异的响应特性。通过TJ水库典型坝段随机温度场和应力场模拟表明,其最高温度与最大拉应力均值场分布规律与确定性均质场基本相同,坝体温度和拉应力较大部位均处标准差较大区域,且波动幅度较大。由此可见,材料参数空间变异性对坝体温度、应力场波动影响显著,仅依据确定性分析采取的温控措施难以有效管控大坝施工开裂风险。(3)提出了基于温控防裂保证率的RCC重力坝施工温控措施调控方法。将大坝施工期温度、应力对材料参数空间变异的随机响应过程纳入温控设计的考量范围,通过设定大坝施工温控防裂安全保证率,以实现温控措施的动态调控。该方法克服了传统安全系数法难于量化温控防裂可靠程度的缺陷,调控目标明确、针对性强,为合理调控混凝土大坝施工温控措施提供了技术支持。(4)提出了考虑材料参数空间变异性的RCC重力坝施工期开裂风险评估方法。通过分析影响RCC重力坝施工温控开裂不确定性因素,以大坝混凝土绝热温升、导热系数、弹性模量、抗拉强度及环境温度和风速等为主要随机变量,构建了RCC重力坝施工期温控开裂风险代理模型,提出了考虑材料参数空间变异性的大坝施工期点开裂与区域开裂风险Monte-Carlo模拟方法,实现了材料参数空间变异环境下的RCC坝施工开裂风险动态模拟。TJ典型坝段分析表明,材料参数空间变异使大坝施工期开裂风险明显增加。考虑参数空间变异与否的坝体最大开裂风险分别为1.03×10及3.65×10,可靠指标分别为3.08及3.97,前者开裂风险更高,且低于《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》(GB 50199-94)规定的目标可靠指标3.7。针对性地优化温控措施后,其最大开裂风险降为7.41×10,可靠指标提高至3.79,满足相关标准要求。

关键词： RCC重力坝参数空间变异温控仿真随机场开裂风险

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