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混凝土开裂的三维非线性数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2003年第11期43卷 1542-1545页

作者：周元德张楚汉金峰清华大学水利水电工程系北京100084

作为一种准脆性材料,混凝土在发生开裂后将表现一定的应变软化特性。该文将Bazant提出的钝断裂带模型,扩展到考虑剪切软化情形,推导出全量算法的三维弥散软化本构关系,并对线性、双线性两种应力应变软化关系采用简化的割线模量折减系数... 详细信息

作为一种准脆性材料,混凝土在发生开裂后将表现一定的应变软化特性。该文将Bazant提出的钝断裂带模型,扩展到考虑剪切软化情形,推导出全量算法的三维弥散软化本构关系,并对线性、双线性两种应力应变软化关系采用简化的割线模量折减系数,应用于混凝土开裂扩展的三维数值模拟。通过对比三点弯梁试验的数值模拟结果与试验结果,以及与二维增量关系模型的计算结果进行比较,验证了该模型能较好地模拟混凝土开裂行为。

关键词：混凝土开裂三维非线性数值模拟应变软化全量关系增量关系

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基于断裂力学和损伤理论的混凝土开裂模型

浙江大学学报（工学版） 2011年第5期45卷 948-953页

作者：蒋梅玲金贤玉田野金南国浙江大学土木工程学系浙江杭州310058

依据宏观断裂力学和细观损伤理论,研究混凝土断裂过程区对断裂韧度的影响.在双参数模型的基础上,将细观的损伤本构模型运用于描述宏观断裂过程区的应力分布,并建立改进的混凝土开裂模型.以力学实验为基础,采用ABAQUS分析软件对不同龄期... 详细信息

依据宏观断裂力学和细观损伤理论,研究混凝土断裂过程区对断裂韧度的影响.在双参数模型的基础上,将细观的损伤本构模型运用于描述宏观断裂过程区的应力分布,并建立改进的混凝土开裂模型.以力学实验为基础,采用ABAQUS分析软件对不同龄期、不同初始裂缝深度的混凝土梁开裂过程进行模拟.数值模拟结果表明,应力强度因子和裂缝尖端位移都随着龄期的增加而增加.但是在同一龄期,初始缝高比对应力强度因子和裂缝尖端位移的影响并不明显.采用改进模型进行的数值模拟结果与实验结果吻合良好,表明该开裂模型能准确描述混凝土的临界开裂,可以作为评价混凝土开裂与否的理论判据.

关键词：混凝土开裂断裂力学双参数模型损伤理论数值模拟

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粉煤灰对混凝土开裂行为的影响及评价

建筑材料学报 2004年第3期7卷 317-322页

作者：彭卫兵何真梁文泉清华大学土木工程系北京100084 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

采用ANSYS6.1有限元分析程序,计算了椭圆环约束开裂自动检测装置在干燥条件下的内外边界应力分布.采用改进后的椭圆环约束开裂试验,测定了混凝土砂浆初始开裂时间,并结合混凝土的干缩、抗折强度、极限拉伸应变等测试结果,综合评价了混... 详细信息

采用ANSYS6.1有限元分析程序,计算了椭圆环约束开裂自动检测装置在干燥条件下的内外边界应力分布.采用改进后的椭圆环约束开裂试验,测定了混凝土砂浆初始开裂时间,并结合混凝土的干缩、抗折强度、极限拉伸应变等测试结果,综合评价了混凝土在非荷载及荷载作用下的抗裂性能.利用上述测试方法和评价体系,研究了粉煤灰对混凝土抗裂性能的影响.

关键词：混凝土开裂抗裂性能粉煤灰干缩砂浆荷载作用有限元分析程序极限拉伸抗折强度 ANSYS

混凝土开裂后钢-混组合连续梁的刚度退化试验研究及数值分析

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混凝土开裂后钢-混组合连续梁的刚度退化试验研究及数值分析

作者：许原浩中国矿业大学

学位级别：硕士

钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂会造成主梁刚度退化和竖向挠度增加,对于大跨度组合连续梁抗弯刚度退化问题更加突出,可能影响主梁的正常使用。为研究钢-混组合连续梁负弯矩区裂缝分布规律、混凝土开裂后主梁刚度退化规律和刚度... 详细信息

钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂会造成主梁刚度退化和竖向挠度增加,对于大跨度组合连续梁抗弯刚度退化问题更加突出,可能影响主梁的正常使用。为研究钢-混组合连续梁负弯矩区裂缝分布规律、混凝土开裂后主梁刚度退化规律和刚度退化计算方法,采用模型试验、文献归纳、数值模拟以及刚度反演、参数拟合等方法展开研究,主要研究内容和结论如下:（1）针对钢-混组合连续梁负弯矩区的裂缝分布规律开展研究。通过模型试验,探讨了组合梁负弯矩区混凝土板的开裂特征和裂缝扩展模式,研究了裂缝扩展过程中试验梁的受力状态变化规律。结果表明:在对称集中力作用下,两跨连续梁的裂缝最先产生于中支点截面附近的混凝土板顶面,并在很短时间内形成横向贯通裂缝,随荷载增大横向裂缝由中支点截面向两侧呈对称扩展,混凝土裂缝基本分布在横向钢筋附近。钢-UHPC组合梁的负弯矩区开裂范围和裂缝宽度均小于钢-普通混凝土组合梁,UHPC板裂缝密集而纤细,主裂缝间存在大量细微的衍生裂缝。（2）基于钢-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土裂缝分布规律,构建了考虑相邻裂缝间混凝土受拉加劲效应的裂缝模型。采用ANSYS软件建立两跨连续组合梁的有限元模型,对试验梁加载过程中混凝土板的开裂过程进行非线性分析,通过对比不考虑开裂区域混凝土作用的有限元分析结果,发现所提出裂缝模型计算的主梁挠度与试验值更接近,截面应力分布和纵向钢筋应力的试验结果与所提出裂缝模型的计算结果也吻合较好。有限元分析结果与试验值对比表明,混凝土板开裂后,裂缝间未开裂部分混凝土板仍然具有一定刚度,相邻裂缝间混凝土板对组合梁抗弯刚度的贡献作用不容忽视。（3）通过刚度反演分析,研究负弯矩区混凝土开裂后钢-混组合连续梁的刚度退化规律。负弯矩区混凝土板开裂后,钢-混组合梁的刚度随荷载增加具有前期小幅退化、中期基本稳定、后期快速退化的特征,钢-UHPC组合梁的刚度呈现出先稳定不变、后逐渐加速退化的特征,根据试验结果拟合了组合梁等效刚度的计算函数。采用有限元方法对组合梁的抗弯刚度进行参数分析,结果表明钢梁高度和钢梁腹板厚度对组合梁抗弯刚度的影响较大,而混凝土抗压强度、纵向配筋率和抗剪连接度的影响很小。（4）基于所提出的裂缝模型,引入荷载因子K,采用有限元方法计算了不同跨径的两跨连续组合梁桥负弯矩区开裂长度和裂缝数量,分析了不同跨径L时抗弯刚度退化系数m随荷载因子变化的规律。钢-混组合连续梁桥的负弯矩区裂缝扩展速度先快后慢,主梁抗弯刚度退化曲线随荷载因子K的增加呈现出单调递减的“S”型三阶段特征。在基本组合作用下,20～50m跨径的组合连续梁桥的负弯矩区开裂长度为中支点两侧各0.155L～0.18L,等效抗弯刚度约为初始刚度的0.822～0.851倍,相邻裂缝间未开裂混凝土对组合梁等效抗弯刚度的贡献度约为5%～6%。该论文有图76幅,表28个,参考文献115篇。

关键词：组合梁负弯矩区混凝土开裂刚度退化有限元

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隧道衬砌混凝土开裂与耦合场研究进展

混凝土 2013年第12期 17-20,26页

作者：黄今陈拴发盛燕萍长安大学公路学院陕西西安710064 西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010

总结了隧道衬砌混凝土开裂与多场耦合在理论分析、数值计算、室内试验及现场测试等方面的研究现状,重点介绍了隧道衬砌混凝土在温度场、湿度场、应力场、损伤场等双场或多场耦合作用下有限元数值模拟研究的进展及不足,最后提出了今后隧... 详细信息

总结了隧道衬砌混凝土开裂与多场耦合在理论分析、数值计算、室内试验及现场测试等方面的研究现状,重点介绍了隧道衬砌混凝土在温度场、湿度场、应力场、损伤场等双场或多场耦合作用下有限元数值模拟研究的进展及不足,最后提出了今后隧道衬砌混凝土耦合场的研究方向。

关键词：隧道衬砌混凝土开裂耦合场数值模拟

考虑混凝土开裂的水电站厂房及蜗壳结构动力分析

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考虑混凝土开裂的水电站厂房及蜗壳结构动力分析

作者：王洋大连理工大学

学位级别：硕士

大型混流式水轮机组的振动问题,是影响水电站安全运行的重要而普遍的问题。国内外己投产的装备大型混流式水轮机的水电站,都不同程度出现了机组振动而引起厂房结构振动的问题,特别是发电机层楼板的振动及定子基础的最大上抬量,深为工程... 详细信息

大型混流式水轮机组的振动问题,是影响水电站安全运行的重要而普遍的问题。国内外己投产的装备大型混流式水轮机的水电站,都不同程度出现了机组振动而引起厂房结构振动的问题,特别是发电机层楼板的振动及定子基础的最大上抬量,深为工程人员所关注。三峡电站的装机规模和单机容量位于世界前列,其水轮机蜗壳是世界上混流式水轮机尺寸最大的。而考虑蜗壳混凝土开裂情况下厂房结构的动力特性及动力响应分析,还没有相对成熟的理论和实践可以借鉴。因此,如何合理定量评价直埋蜗壳周围混凝土开裂后三峡厂房结构振动,不仅是关系到三峡工程建设的重大关键技术问题,更是一个应用前景广阔的、难度极大且具有开拓性的交叉性学科术问题。本文采用有限元数值模拟方法研究了三峡右岸电站发电厂房结构的振动问题。主要研究内容包括以下几个方面: 1.建立了复杂厂房整体结构的三维真实数值模型:模拟对象包括网架结构、上下游墙、楼板、风罩、整个流道、尾水管以及主要孔洞等。模型中考虑了由于蜗壳内水压力及其他外部荷载作用下混凝土开裂产生的裂缝,并采用了两种不同的裂缝模拟方案:集中裂缝方案和概化裂缝方案,概化裂缝方案又根据混凝土开裂区开裂范围和程度不同混凝土弹性模量的不同折减百分比共四种情况分析。 2.通过上述不同的裂缝模拟方案,分析在各方案下结构的自振特性;研究不同的裂缝模拟方案对结构自振频率及振型的影响,并综合几种计算结果对厂房结构进行了共振复核。 3.基于有限测点的水轮机模型试验内水压力脉动数据,利用已有的研究成果,合理构造出水轮机流道内的三维脉动压力场,采用时间历程法分析了结构在脉动压力作用下的动力响应。并重点针对发电机层楼板竖向最大位移和定子基础最大竖向位移,分析概化裂缝方案的计算结果,研究了开裂区混凝土弹性模量折减百分比对结构反应的影响。 4.根据时间历程法的计算结果,对蜗壳流道钢结构进行了疲劳分析,结果表明在给定的脉动压力水平下,钢部件在服役期限内不会产生疲劳破坏。

关键词：三峡厂房混凝土开裂自振频率脉动压力疲劳

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混凝土开裂的聚合物修补法

上海建材 2002年第5期 32-33页

作者：贺鸿珠沈丽华田原上海市建筑科学研究院

混凝土属刚性材料,一旦因各种原因发生开裂后,其承载力受到一定削弱,同时,构筑物裂缝还会引起渗漏、持久强度降低,钢筋保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等,最终导致混凝土构筑物的毁坏。为此,混凝土构筑物一旦发生裂缝后,就必须进行修... 详细信息

混凝土属刚性材料,一旦因各种原因发生开裂后,其承载力受到一定削弱,同时,构筑物裂缝还会引起渗漏、持久强度降低,钢筋保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等,最终导致混凝土构筑物的毁坏。为此,混凝土构筑物一旦发生裂缝后,就必须进行修复。而用多层刚柔结合修补法对处于微变形状态下的开裂进行修复,无疑是一条较好的技术途径。

关键词：混凝土开裂聚合物修补堵漏剂柔性修复材料

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基于三维固定裂缝模型的混凝土开裂数值模拟

中国农村水利水电 2017年第2期 130-134页

作者：王碗琴强晟郭晓娜周兰庭河海大学水利水电学院南京210098 南水北调中线干线工程建设管理局北京100038

基于三维固定裂缝模型基本理论,编制Fortran程序,对经典3点弯曲梁在集中力作用下的开裂问题进行数值模拟。固定裂缝模型基于断裂能守恒,通过调整混凝土应力~应变软化曲线来适应不同大小的网格模型。将计算所得的特征点的应力~应变曲线... 详细信息

基于三维固定裂缝模型基本理论,编制Fortran程序,对经典3点弯曲梁在集中力作用下的开裂问题进行数值模拟。固定裂缝模型基于断裂能守恒,通过调整混凝土应力~应变软化曲线来适应不同大小的网格模型。将计算所得的特征点的应力~应变曲线和假定的应力~应变曲线进行对比,结果表明不同网格模型的断裂能基本一致,编制的程序正确,固定裂缝模型在一定程度上能够克服网格敏感性问题。对同一网格模型选用不同断裂能参数进行模拟,比较在相同荷载条件下的荷载~位移曲线和应变包络图,结果比较符合实际情况和基本理论,表明固定裂缝模型能较好地模拟出裂缝的开展过程。

关键词：断裂力学固定裂缝模型断裂能混凝土开裂应力~应变曲线

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混凝土开裂的原因分析及预防措施

广西房地产 2002年第1期 26-28页

作者：凌国智潘政等广西建筑科学研究院设计院广西建筑科学研究设计院

本文结合南方地区工程实际中对混凝土开裂的调查分析，把混凝土开裂原因总结归纳分为：原材料本身原因，超载作用，干缩应力和温度应力使体积变化，施工问题，环境因素影响及地基不均沉降等六种原因引起。并提出相应预防措施。

关键词：混凝土开裂预防原因施工模板原材料