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基于黄金分割率模型的钢筋混凝土梁桥裂缝模式研究

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2016年第5期35卷 9-12页

作者：宋军周建庭王明斌姜睿鲁东大学土木工程学院山东烟台264025 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

从新的视角出发,引入黄金分割率来评价钢筋混凝土梁桥的裂缝分布模式。基于混凝土"单筋张拉模型"并编写程序来预测混凝土开裂后裂缝宽度和间距,结合模型实验和数值模拟验证了参数的准确性。研究结果表明:采用黄金分割率来剖析钢筋混凝... 详细信息

从新的视角出发,引入黄金分割率来评价钢筋混凝土梁桥的裂缝分布模式。基于混凝土"单筋张拉模型"并编写程序来预测混凝土开裂后裂缝宽度和间距,结合模型实验和数值模拟验证了参数的准确性。研究结果表明:采用黄金分割率来剖析钢筋混凝土梁的裂缝分布具有深刻的物理意义,研究结果也揭示了混凝土梁裂缝间距具有尺寸效应,该方法的重要意义在于可以通过缩尺模型来预测大型桥梁的裂缝分布模式,对于评价混凝土梁桥的安全性有指导作用。

关键词：桥梁工程裂缝模式黄金分割率尺寸效应

塔里木盆地克拉苏构造带超深层储层裂缝发育模式及开发意义

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地球科学 2023年第7期48卷 2520-2534页

作者：王俊鹏曾联波周露王珂曾庆鲁张知源张荣虎马学文中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国石油杭州地质研究院浙江杭州310023 中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841003

塔里木盆地克拉苏大气区是我国“西气东输”的重要战略气源地,构造裂缝对油气井高产稳产具有控制作用,但分布规律认识仍不明确.通过露头区激光雷达扫描、岩心及井下电成像,结合铸体薄片、激光共聚焦、CT扫描、碳氧同位素分析、阴极发光... 详细信息

塔里木盆地克拉苏大气区是我国“西气东输”的重要战略气源地,构造裂缝对油气井高产稳产具有控制作用,但分布规律认识仍不明确.通过露头区激光雷达扫描、岩心及井下电成像,结合铸体薄片、激光共聚焦、CT扫描、碳氧同位素分析、阴极发光等实验方法,开展了裂缝成因机制分析及开发策略总结.认识到克拉苏大气区整体发育4类典型构造变形样式、3种构造裂缝类型、3类微裂缝与基质孔喉配置关系.该区构造裂缝具有“疏密相间、成簇分布”的特征,裂缝带宽度为2~6.5 km;自北向南,采取垂直裂缝优势走向钻进大斜度井并采取差异化改造措施,可提高有效缝网的钻遇率及规避底水上侵.

关键词：超深层低孔砂岩裂缝模式储层塔里木盆地石油地质学.

裂缝性砂岩油藏裂缝发育模式及注采调整研究——以码头庄油田庄2断块为例

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石油地质与工程 2016年第6期30卷 86-88,91页

作者：孙东升刘金华蔡新明闵路毕天卓中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院江苏扬州225012

码头庄油田庄2断块为裂缝性砂岩油藏，通过对近年密闭取心井岩心以及研究区老井岩心的观察，裂缝分为原生裂缝和压裂缝两种，原生裂缝又可分为高角度缝和水平缝，高角度缝规模较大、穿层性明显，高角度裂缝为构造应力释放形成的构造裂... 详细信息

码头庄油田庄2断块为裂缝性砂岩油藏，通过对近年密闭取心井岩心以及研究区老井岩心的观察，裂缝分为原生裂缝和压裂缝两种，原生裂缝又可分为高角度缝和水平缝，高角度缝规模较大、穿层性明显，高角度裂缝为构造应力释放形成的构造裂缝；水平缝规模小，但往往集中出现，呈层性分布；研究区发育了一套以高角度裂缝为骨架、由原生裂缝和压裂缝穿插形成的复杂裂缝体系。通过取心实验分析，认为在裂缝上、下1～2m范围内水洗明显，无裂缝发育段剩余油饱和度较高，研究区仍有较大的潜力。根据研究成果在研究区优化实施了周期注水、关停井两种试验措施，均取得了较好的开发效果。

关键词：高邮凹陷码头庄油田裂缝性油藏裂缝模式注采调整

基于RA-AF特征的橡胶自密实混凝土裂缝扩展研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第5期46卷 175-183页

作者：石振祥陈徐东宁英杰田华轩河海大学土木与交通学院南京210098 浙江交工集团股份有限公司杭州310051

为探究橡胶自密实混凝土断裂扩展模式,结合声发射RA-AF特征和高斯混合模型(GMM),利用带预制裂缝的半圆盘弯曲试件进行三点弯曲试验,选取橡胶掺量(0%、10%、20%、30%)及跨径比(0.45、0.54、0.72)为试验变量,分析橡胶自密实混凝土裂缝开... 详细信息

为探究橡胶自密实混凝土断裂扩展模式,结合声发射RA-AF特征和高斯混合模型(GMM),利用带预制裂缝的半圆盘弯曲试件进行三点弯曲试验,选取橡胶掺量(0%、10%、20%、30%)及跨径比(0.45、0.54、0.72)为试验变量,分析橡胶自密实混凝土裂缝开展种类及变化规律。结果表明:橡胶掺量为20%时,橡胶自密实混凝土表现出较好的工作性能;橡胶掺量增加,拉伸断裂声发射事件占比增大,说明裂缝向Ⅰ型拉伸裂缝发展,并且裂缝发展具有连续的特点;增大跨径比会导致试件承载能力下降,但相同加载阶段其损伤程度逐渐降低,试件内部的断裂模式发生变化,跨径比为0.54时试件表现出较好的工作性能;GMM法显示,拉伸裂缝与剪切裂缝并非简单地以直线作为分界,而是在某些区域内共同存在,GMM法能更为合理地表述不同工况下拉伸断裂事件与剪切断裂事件发生比例的变化规律。

关键词：橡胶自密实混凝土裂缝模式半圆盘弯曲试件声发射技术高斯混合模型

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高钙粉煤灰PVA-ECC拉伸性能试验研究

硅酸盐通报 2016年第1期35卷 52-60页

作者：刘曙光张栋翔闫长旺邓轶涵内蒙古工业大学矿业学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051

目前配制PVA-ECC(Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite)采用的粉煤灰主要是低钙粉煤灰,为进一步提高高钙粉煤灰的利用效率,采用当地I级高钙粉煤灰配制出拉伸应变稳定达到3%的PVA-ECC,为实际工程应用提供更多的材料选... 详细信息

目前配制PVA-ECC(Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite)采用的粉煤灰主要是低钙粉煤灰,为进一步提高高钙粉煤灰的利用效率,采用当地I级高钙粉煤灰配制出拉伸应变稳定达到3%的PVA-ECC,为实际工程应用提供更多的材料选择。从配合比设计开始,研究了粉煤灰掺量、水胶比以及试件形式对PVA-ECC直接拉伸性能以及裂缝模式的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,新拌PVA-ECC的流动性增大,立方体试块的抗压强度越小,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,拉伸应变增大,试件断裂面不平,纤维拔出长度增长;随着水胶比的增大,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,裂缝模式由横向等宽度变为轴线处细密边缘处较宽;哑铃型试件标距范围内的最大等应力区更有利于应变硬化的实现。

关键词： PVA-ECC 直接拉伸高钙粉煤灰裂缝模式应变硬化

超高性能混凝土拉弯力学行为及弯曲损伤过程的声发射研究

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超高性能混凝土拉弯力学行为及弯曲损伤过程的声发射研究

作者：陈泽文重庆大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土(UHPC)自20世纪90年代问世以来,在各国研究学者共同努力下一路克服了制备困难,流动性不足,韧性欠缺等一系列问题,现已发展为一种具有超高比强度、高韧性以及优异耐久性的水泥基材料。如今,这种体积更小、厚度更薄、强度... 详细信息

超高性能混凝土(UHPC)自20世纪90年代问世以来,在各国研究学者共同努力下一路克服了制备困难,流动性不足,韧性欠缺等一系列问题,现已发展为一种具有超高比强度、高韧性以及优异耐久性的水泥基材料。如今,这种体积更小、厚度更薄、强度更高、韧性更佳的建筑材料越来越广泛地应用在工程中。UHPC的突出韧性主要归功于低水胶比的高强度基体与纤维的桥接作用。往往通过拉伸弯曲性能进行表征。本论文首先通过流动性和抗折抗压试验优选出UHPC配合比和养护制度,分别成型狗骨试件和薄板试件进行单轴拉伸和三点弯曲测试,以声发射技术实时采集数据辅以分析。从水胶比、纤维两个角度研究了UHPC的单轴拉伸和三点弯曲的应力-应变曲线以及声发射特征。证明了高强基体和纤维之间,钢纤维与PVA纤维之间存在协同作用。主要结论如下:(1)水胶比的降低、钢纤维掺量的增大均会造成UHPC流动性降低,有利于抗折、抗压强度的提高。当PVA纤维在与钢纤维的混掺中比例增大时,拌合物流动性大幅度降低,抗折、抗压强度均不同程度降低。(2)水胶比0.16,纤维总掺量2%,钢纤维:PVA纤维为2:1的UHPC在单轴拉伸及三点弯曲荷载下的应力硬化能力更为突出,表征了更优异的韧性。当钢纤维掺量降低,PVA掺量增大,应力-挠度曲线水平下降。(3)0.16水胶比的UHPC在受荷过程中,累计振铃计数与累积能量有明显的加速上升和平缓阶段,显示了受荷过程中宏观裂缝扩展与新裂缝生成的动态平衡。当钢纤维掺量降低,PVA纤维掺量增大时,这种平衡被打破。(4)水胶比较低的UHPC试件在三点弯曲荷载下的剪切裂缝较多。当钢纤维掺量由1%增加到2%,拉伸裂缝比例增大,小振幅事件比例增大,意味着2%钢纤维掺量的UHPC可以更有效避免单一宏观裂缝的不断扩展,转而产生更多微细拉伸裂隙,更晚向剪切裂缝发展而造成断裂。(5)当刚纤维与PVA纤维以合理比例掺入时,钢纤维与PVA纤维达到良好的协同作用,纤维的脱粘强度与基体强度也会达到较好的协同作用,其表现方式为试件受荷过程中宏观裂缝的扩展与新裂缝的生成达到动态平衡。由此,本人提出试件最合理的损伤过程是从微细拉伸裂隙向剪切裂隙发展。本论文重点研究了水胶比、纤维对UHPC拉伸及弯曲荷载下的应力-挠度曲线的影响,并着重分析了三点弯曲荷载下UHPC的声发射特征,以此还原UHPC的破坏过程及开裂形式,为后续通过声发射技术评估UHPC韧性的研究做出了铺垫。

关键词：超高性能混凝土单轴拉伸三点弯曲声发射裂缝模式

短切纤维及预应力对玄武岩纤维编织网增强混凝土（BTRC）力学性能的影响

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短切纤维及预应力对玄武岩纤维编织网增强混凝土（BTRC）力学性能...

作者：李高升湖南大学

学位级别：硕士

玄武岩编织网增强水泥基复合材料(Basalt Fabric Reinforced Cementitious Matrix Composite,简称 BFRCM;或称为 Basalt Textile Reinforced Concrete,简称BTRC)是一种新型建筑材料,具有强度高、延性大、耐久性好等优点,正逐渐运用于工程实际中。研究短切纤维和预应力对BTRC力学性能的增强效果和增强机理,对BTRC运用推广有很大价值。本文主要开展以下工作:(1)设计出流动性大、粘稠度高的砂浆配合比,同时设计出短切纤维在砂浆中均匀分散的搅拌程序。测试砂子在纤维之后和纤维之前添加到骨料中拌制出砂浆的流动性,同时调整初始水胶比为0.22、0.25、0.28时基体掺入2.0vol.%的短切碳纤维或者玻璃纤维时的流动性。(2)利用MTS万能试验机对所用玄武岩编织网含有单根和三根经向纤维束进行了标距100 mm的材性试验,对掺入体积掺量(0.5vol.%、1.0vol.%、1.5vol.%)短切碳纤维、玻璃纤维、钢纤维2、3、5层BTRC进行静态拉伸试验,同时对5层BTRC施加预应力并掺入0.5vol.%短切碳纤维或钢纤维也进行了静态拉仲试验,分析拉伸力学性能参数的变化,并对短切纤维和预应力的增强机理进行了分析。(3)利用MTS万能试验机对掺入体积掺量(0.5vol.%、1.0vol.%、1.5vol.%)短切碳纤维、钢纤维和单独施加预应力的5层BTRC进行静态三分点弯曲试验,通过分析弯曲力学性能参数变化研究纤维种类、掺量和预应力对BTRC弯曲性能的影响。(4)通过数字图像相关(Digital Image Correlation,简称DIC)分析拉伸和弯曲试件表面的应变分布,得到不同时刻试件表而应变发展过程,分析不同短切纤维和预应力时BTRC裂缝模式的变化。试验结果表明:采用初始水胶比为0.22时后加砂子纤维分散效果好,基体流动性最高,采用三根纤维束测得的玄武岩参数更加合理。BTRC力学性能受编织网层数影响很大,随着编织网层数的增加强化段越明显;对于5层BTRC,3种短切纤维均可提高其拉伸开裂强度,且随着短切碳纤维掺量的增加而增加,峰值荷载和韧性随着短切碳纤维的增加先增加后降低,掺量1.0vol.%达到最优值,而随着短切钢纤维掺量的增加而持续增加,掺量1.5vol.%达到最大值,短切纤维对峰值应变没有明显影响;单独预应力同样可以提高开裂强度、峰值荷载和韧性,而掺入短切纤维后峰值荷载和韧性进一步提高,但是单独施加预应力BTRC峰值应变有所减小。短切纤维和预应力的增强机理均可划分为对基体的增强和界面性能的增强,短切纤维可以增强基体拉伸强度,同时短切碳纤维和玻璃纤维的桥联作用以及钢纤维的销栓作用可以改善界面性能,提高纤维利用率;预应力会对基体产生预压力,同时泊松效应使释放预拉力后的经向纤维束径向膨胀增加界面挤压力和摩擦力,改善基体编织网界面性能,掺入短切纤维后的基体强度更高,界面作用力更明显。拉伸试验DIC分析结果表明,裂缝处应变明显大于未开裂区域,随着拉伸应变的增加裂缝处应变平稳增加,但超过峰值应变后,主裂缝处应变迅速增长而次裂缝处应变由于拉伸应力的降低而回缩减小;短切玻璃、钢纤维和预应力可以增加裂缝条数,减小裂缝间距和裂缝宽度,而短切碳纤维对裂缝条数没有明显影响,同时短切纤维的桥联作用限制了裂缝的扩展,裂缝形状进而由直线转向曲线,且随纤维掺量的增加越明显。根据三分点弯曲试验结果,可以看出:短切纤维和预应力可以明显提高BTRC开裂强度和抗弯强度,且预应力效果最明显;抗弯强度随着碳纤维、钢纤维掺量的增加先增加后降低,碳纤维掺量0.5vol.%和钢纤维掺量1.0 vol.%时抗弯强度较高,可见短切纤维体积掺量存在最优值,不同短切纤维最优掺量有所不同。短切碳纤维、钢纤维及预应力可以明显提高试件吸收能量和峰值挠度,预应力增强效果最显著。随着碳纤维、钢纤维掺量增加,吸收能量和峰值挠度先增加后降低,掺量1.0vol.%均达到最大值。根据三分点弯曲试验DIC分析结果,可以看出:短切纤维和预应力改善开裂模式,增加裂缝条数,减小裂缝间距。裂缝条数随着短切纤维掺量增加表现出先增加后减少,掺量1.0vol.%时裂缝条数最多,裂缝间距最小;加入短切钢纤维和施加预应力后裂缝处应变明显变小,钢纤维和预应力可以明显减小裂缝宽度,而短切碳纤维掺入后裂缝宽度没有明显减小。

关键词：玄武岩编织网增强混凝土静态拉伸试验三分点弯曲试验短切纤维预应力数字图像相关(DIC)分析裂缝模式增强机理最优体积掺量

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某工程地下室顶板裂纹开展形态分析研究

某工程地下室顶板裂纹开展形态分析研究

作者：黄健广西大学

学位级别：硕士

随着我国建设事业的蓬勃发展,停车位不足、商业空间不足等现象促进了我们对各种建筑地下空间的利用,催生了大型地下室的使用。随着地下室的建设面积越来越大,许多大型地下室易产生的病害逐渐暴露出来。本文研究的内容围绕着某实际工程实... 详细信息

随着我国建设事业的蓬勃发展,停车位不足、商业空间不足等现象促进了我们对各种建筑地下空间的利用,催生了大型地下室的使用。随着地下室的建设面积越来越大,许多大型地下室易产生的病害逐渐暴露出来。本文研究的内容围绕着某实际工程实例,对大型地下室后浇带封闭时间及影响地下室顶板裂缝形态的各种因素进行分析,并研究其病害成因。本文主要的研究内容包括：利用midas FEA等工具,得到工程整体受力特点后,在细部板块分析中,设定多个后浇带封闭时间,研究后浇带与先浇部分的混凝土龄期差对后浇带抵抗收缩徐变的效果的影响,可以发现封闭时间越晚,对板块正常使用阶段的长期表现越有利。此外还研究了影响裂缝开展形态的后浇带设置、温度、沉降等因素分别作用时形成的裂缝模式特点,如设置后浇带使裂缝开展更为均匀、温度骤降易引起板顶裂纹、沉降引起的裂纹于沉降侧较为集中等。各种因素形成的裂缝形态都有各自的规律,由此得到的结论还可推广至更多的工程实例中。最后应用前文分析得到的结果,对“怡景苑”工程病害的成因进行了初步的分析,并对本工程中的裂缝问题的预防和修补提出了一些建议,并为同类工程提供参考借鉴。

关键词：后浇带大型地下室后浇带封闭时间裂缝模式

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空间等效桁架模型有限元的研究与应用

空间等效桁架模型有限元的研究与应用

作者：谭波湖南大学

学位级别：硕士

空间等效桁架模型单元是一种新的有限单元形式,用来对空间受力问题进行有限元分析。传统的有限单元形式需要构造复杂的形函数,且在钢筋混凝土结构非线性有限元分析中,混凝土的本构关系难于选择,裂缝的处理也比较困难。本文根据平面等效... 详细信息

空间等效桁架模型单元是一种新的有限单元形式,用来对空间受力问题进行有限元分析。传统的有限单元形式需要构造复杂的形函数,且在钢筋混凝土结构非线性有限元分析中,混凝土的本构关系难于选择,裂缝的处理也比较困难。本文根据平面等效桁架模型单元的思想推导了一种空间等效桁架模型单元,用来解决空间受力问题,并将其应用到钢筋混凝土结构分析中。空间等效桁架模型单元是由八个铰接点,二十四根二力杆组成的空间桁架单元。这种单元中各根杆件只承受轴力作用,将三维的应力应变状态转化为一维的应力应变状态,受力明确,不必构造复杂的形函数。将其应用到钢筋混凝土结构非线性分析时,可以采用单向受力作用下的材料本构关系,单元开裂破坏后容易处理,可以根据杆件的开裂顺序来模拟混凝土的裂缝发展情况。本文是在平面等效桁架模型单元的基础上推广到了空间等效桁架模型单元,主要做了以下几个方面的研究: （1）根据有限单元的发展和平面等效桁架模型单元的思想,提出了空间等效桁架模型单元,用来解决空间受力问题;（2）根据等效分析,推导了空间等效桁架模型单元中各根杆件的参数,得到了单元刚度矩阵的表达式;（3）编写了空间等效桁架模型单元的计算程序,并用所编制的程序对简支梁、悬臂梁和柱等实际结构进行了计算;（4）将空间等效桁架模型单元应用到钢筋混凝土结构非线性分析中,根据本单元的特点,选择了合适的材料本构关系和计算模式,提出了采用单元杆件的开裂顺序来模拟混凝土裂缝这种新的有限元裂缝模式,并用这种单元实际模拟了一个钢筋混凝土桥墩模型的受力过程,将得到的结果与试验方法和规范设计方法的结果进行了比较分析,同时用本文的裂缝处理方法得到了裂缝的发展情况。

关键词：有限单元法空间等效桁架模型单元钢筋混凝土非线性裂缝模式