大坝混凝土动态性能细观力学及并行计算研究ppt课件

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混凝土坝工程.pptx

③钢筋的加工和安装
调直→除锈→划线→下料→弯曲成型→焊接绑扎冷拉、冷拔
钢筋的安装分为整装和散装：
第一节砂石料系统
第一节砂石料系统砂石骨料是混凝土最基本的组成成份。骨料质量的好坏
直接影响混凝土强度、水泥用量和温控要求,从而影响大坝
的质量和造价。为此,在混凝土坝的设计施工中应统筹规划,
认真研究砂石骨料的储量、物理力学指标、杂质含量以及
③组合骨料,以天然骨料为主,人工骨料为辅。人工骨料可以由天然骨料筛出的超径料加工而得,也可以爆破开采块石经加工而成。
1、骨料料场规划的原则
1) 满足水工混凝土对骨料的各项质量要求,其储量力求满足各设计级配的需要,并有必要的富裕量。
2) 选用的料场,应场地开阔,高程适宜,储量大,质量好,开采季节长。
一、砼坝坝体工程的内容
1、骨料系统：以筛分楼为中心，包括料场规划、砂石料的开采、运输、加工、储备等；
2、砼生产系统：以拌和楼为中心，包括各种材料的进入及熟料的输出，制冷系统与温控设施
3、砼运输系统：水平运输――出机口→→坝前垂直运输――坝前→→仓口
4、砼浇筑系统：包括钢筋及予埋件，模板架立，砼振捣与养护等
若采用天然骨料方案，对天然料场中的超径料,可通过加工补充短缺级配；为减少弃料应考虑各料场级配的搭配,满足料场的最佳组合。对质好、量大、运距短的天然料场应优先采用。
当天然料运距太远,成本太高时,应考虑采用人工骨料方案。人工骨料的级配可按需调整,质量稳定,管理相对集中,受自然因素影响小，有利于均衡生产; 人工破碎的碎石,表面粗糙,与水泥砂浆胶结强度高,可以提高混凝土的抗拉强度,对防止混凝土开裂有利。
3) 选择可采率高,天然级配与设计级配较为接近,用人工骨料调整级配数量少的料场。

混凝土结构材料的物理力学性能PPT教学课件

第2章混凝土结构材料的物理力学性能
2020/10/16
1
主要内容
1、混凝土的物理力学性能 2、钢筋的物理力学性能 3、混凝土和钢筋的粘结
2020/10/16
2
2.1 混凝土的物理力学性能
混凝土的组份：
水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等级的砼。
骨料水泥结晶体
弹性变形的基础
水泥凝胶体塑性变形的基础
1.混凝土的立方体抗压强度fcu,k 和强度等级
我国将立方体抗压强度值作为混凝土强度的基本指标，并作为评定砼强度等级的标准。
标准试验条件：边长、温度、湿度、养护时间
混凝土强度等级：
是按立方体抗压强度标准值确定的共14级，用C表示：C15, C20, …C50,…C75,C80。
例如 C20, 表示为 fcu,k＝20N/mm2
C0.点00—2。—混凝土棱柱体抗压强度fc，对应的应变
下降段（CE）:
缓慢卸荷，裂缝继续扩展、贯通，变形增大。
收敛点E——应变约0.003～0.004
2.在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。
2020/10/16
4
砼试件大小和形状、荷载的性质和受力条件，均影响混凝土的强度
单向应力状态下的强度
立方体抗压强度轴心抗压强度轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度
双向受力强度三向受压强度
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5
一、单轴向应力状态下的砼强度
0.88——考虑实际构件与试件混凝土之间的差异而取的折减系数。
不同国家试验形状及尺寸有差异。
2020/10/16
10
3.混凝土的轴心抗拉强度ftk、ft

混凝土坝的施工ppt课件

混凝土坝的历史与发展
要点一
总结词
混凝土坝的发展历程经历了早期的天然堆石坝、砂石混凝土坝，到现代的高拱坝、高碾压混凝土坝等阶段。
要点二
详细描述
混凝土坝的发展历程可以追溯到19世纪初，当时采用的是天然堆石坝。随着混凝土技术的不断发展，人们开始采用混凝土浇筑或碾压的方式建造大坝，逐渐形成了现代的混凝土坝。在混凝土坝的发展过程中，高拱坝和重力坝是最常见的两种类型。随着科技的进步和工程实践的积累，混凝土坝的设计和施工水平不断提高，未来还将继续发展。
基础整平
对基础表面进行整平，确保表面平整、无坑洼，以满足坝体的稳定性和承载力要求。
基础排水
设置排水设施，将基础范围内的水排出，防止水对施工的影响。
坝体浇筑
模板制作
根据坝体形状和尺寸制作模板，确保模板的精度和稳定性。
混凝土制备
在施工现场设置混凝土搅拌站，按照设计要求配制混凝土，确保混凝土的质量和性能符合要求。
接缝处理
接缝设计
根据坝体结构和施工要求，设计合理的接缝形式和尺寸，确保接
缝的稳定性和密封性。
接缝材料选择
选用符合要求的接缝材料，如止水带、密封胶等，确保接缝的密封效果和使用寿命。
接缝施工
按照设计要求进行接缝施工，确保接缝的施工质量符合要求。
后期养护
养护方式选择
根据气候条件、混凝土性能等因素，选择适当的养护方式，如自
详细描述
混凝土坝是一种常见的坝型，主要由混凝土构成，具有较高的强度和耐久性。它通常采用浇筑或碾压的方式施工，能够承受较大的水压力和负载。混凝土坝具有结构简单、稳定性好、寿命长等优点，因此在水利工程中广泛应用。
混凝土坝的分类

混凝土力学性能PPT课件

1 混凝土力学性能
（1）(集料）骨料分为细骨料、粗骨料
细骨料：天然砂和人工砂，颗粒粒径 9.5mm 粗骨料：卵石或碎石。粒径1.18~150mm 之间。常
用粗骨料最大粒径是19~25mm （2）水泥浆：胶凝材料——水泥、化学外加剂、
辅助胶凝材料如粉煤硅灰、石膏等水残留的空第1气页/共或48有页意引入的气泡组成。
第4页/共48页
1 混凝土力学性能
水泥种类对混凝土强度增长影响很大，但对后期强度影响不大（2）温度
第5页/共48页
1 混凝土力学性能
（3）蒸汽养护 ① 可使砼早期强度增长快，但后期硬化却很小。因此，相同配合比时，蒸汽养护的砼试块的后期强度比正常硬化试块后期强度低 10%。 ② 构件在高蒸汽压力下养护很快就硬化，并可提高后期强度。（4）再捣实在第一次捣实后大约15~45min,用外部振捣器再捣实可明显提高砼强度。
4.13
直线
0.5
7.01
-8.85
0
0
1
f
/ c
0.10.6 2
7.86(
f
/ c
)
8.46(
f
/ c
)2
2
第41页/共48页
1 混凝土力学性能
五、抗剪强度—纯剪下强度及变形
1、试验方法（1）矩形短梁直剪
第42页/共48页
1 混凝土力学性能
（2）z型单剪面试件 See“ Shear transfer in reinforced concrete"
第13页/共48页
1 混凝土力学性能
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1 混凝土力学性能
第15页/共48页
1 混凝土力学性能

三轴应力状态下混凝土动态力学性能 ppt课件

8
三轴应力状态下混凝土动态力学性能
随应变率的动态增加而增加强度
动态变结论不统一，跟形性能试验条件相关
应变率的影响
随应变率的动态吸增加而增加能能力
动态破坏模式影响比较小
9
三轴应力状态下混凝土动态力学性能
动态抗压强度
动态抗拉强度
动态抗压强度随应变率的增加而增加, 动态抗拉强度随应变率的增加而增加,
5×100/s左右是一个临界值,应变率高 100 /s左右是一个临界值,应变率高于该
于该临界值时,强度随应变率的增加而临界值时,强度随应变率的增加而明显
明10显变大.
变大.
三轴应力状态下混凝土动态力学性能
11
三轴应力状态下混凝土动态力学性能
12
三轴应力状态下混凝土动态力学性能
强度特性
13
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
4
三轴应力状态下
混凝土动态力学性能
1
概述
2 应变率对砼力学性能的影响
3 三轴应力下砼动态力学性能
三轴应力状态下混凝土动态力学性能
1
❖ 大量研究表明混凝土是应变速率敏感材料,在动态荷载作用下引起的混凝土材料的力学特性是显著区别于其准静态情况的。
❖ 混凝土多轴动态试验研究不够系统深入，尤其是在三向应力状态下的动态强度和变形特性。
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
混凝土动态破坏准则
宽应变率水平
开展混凝土动态破坏过程的数值模拟及仿真技术的研究

[PPT]-第2章混凝土结构材料的物理力学性能

HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。
HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋以增强与混凝土的粘结，外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋。
RRB400级(Ⅳ级)钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。
残余应变为0.2%所对应的应力Байду номын сангаас
《规范》取s0.2 =0.85 fu
2.2.3 混凝土结构对钢筋性能的要求
1）强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。例如，对抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于1.25。 2）塑性：要求钢筋应有足够的变形能力。 3）可焊性：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，焊接接头性能良好。 4）与混凝土的粘结力：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力，以保证两者共同工作。
当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强度，拉应力的存在会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。
侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度，关系为
式中
f
' cc
fc 4.1 fl
fcc ——被约束混凝土的轴心抗压强度；
fc ——非约束混凝土的轴心抗压强度；
fl ——侧向约束压应力。
混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线的上升段。
采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变曲线的下降段。

细观力学的研究内容Eshelby等效夹杂理论自洽理论PPT课件

statistical homogenneity
非均匀材料组分的特征尺寸＜＜ RVE尺寸＜＜结构特征尺寸
第7页/共29页
三、均匀化方法（homogenization theory for heterogeneous）
homogenization
Statistical homogenneity matrix and inclusion
0 ij
n r
r 1 (r) ij
r第122页/共29页
General theory of eigenstrain
1.Definition of eigenstrain（本征应变）非弹性应变，热膨胀、相变、塑性应变等。 Stress-free transformation
eigenstrain本征应力—无外力及约束情况下，自平衡的内部应力。
第18页/共29页
四、线弹性复合材料的均匀化
对多相复合材料，平均应力、应变等可用体积分数表示
F 1 FdV 1 ( FdV FdV )
V VV
V V1
V2
V1 1 FdV V2 1 FdV
V V1 V1
V V2 V2
v1 F (1) v2 F (2)
ij
n
vi
(i) ij
Ω
ij
eij
ij
eij 弹性应变
D
几何方程
ij
1 2 (ui, j
u j,i )
物理方程
ij
Cijklekl
Cijkl (kl
kl
)
Cijkl
(uk
,l
ห้องสมุดไป่ตู้
kl
)
ij Cijkl kl Cijkluk ,l

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4.0
冲击波
三角波
3.5 0
20 40 60 80 100 初始静载（%）
130
120
冲击40 60 80 100 初始静载（%）
2020/3/29
5
3）试验结果发现：
a)全级配大坝混凝土的弯拉强度低于湿筛混凝土的弯拉强度,纯动弯拉强度增强系数都低于30%；
b)全级配混凝土的动弯拉强度增强系数高于湿筛混凝土的动弯拉强度增强系数;
大坝混凝土动态性能细观力学及并行计算研究
马怀发
2006年6月24日
2020/3/29
1
汇报大纲
一、研究的意义和试验成果分析二、混凝土细观力学研究方法三、混凝土试件数值模拟的基本方程四、混凝土试件的二维数值模拟五、混凝土三维细观有限元并行计算研究六、结束语
2020/3/29
2
1、研究的目的和意义
(a) 两级配随机凸体骨料模型
(b) 三级配随机凸体骨料模型
随机凸体骨料模型
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14
3)随机骨料细观有限元剖分
(a) 固化水泥砂浆单元
(b) 骨料单元
(c) 界面单元
(d) 对称切面网络图
三级配随机球骨料模型有限元网格图
2020/3/29
15
(a) 骨料单元
(b) 界面单元
(c) 固化水泥砂浆单元
1）重大工程抗震安全评价的主要环节
地震作用—工程结构地震响应—材料动态抗力大坝混凝土动态抗力是大坝抗震安全评价的薄弱环节：
动态强度静态强度提高30%，依据国外早期少量湿筛试件的试验结果:
大坝混凝土的湿筛试件和全级配试件动态性能存在差异。
2）拱坝受力特点：
(1)高拱坝是一种空间结构，处于偏心受压状态。在强震时，坝体薄弱部位主要因坝体混凝土的动弯拉应力引起开裂，因此，动弯拉强度是高拱坝抗震设计中的控制性指标之一; (2)在地震作用时，坝体各部位都已经存在不同程度的静态应力。
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9
(1)二维随机骨料模型
瓦拉文用三维富勒级配曲线推导出了试件内截面任一点具有某种骨料直径的内截圆出现的概率，即瓦拉文公式。对于一个特定的混凝土拌和物，使用这个公式即可产生试件截面上骨料的颗粒数。利用瓦拉文将三维问题简化为二维问题
Pc (D D0 ) Pk (1.065D00.5 Dma0x.5 0.053D04 Dma4x 0.012D06 Dma6x 0.0045D08 Dma8x 0.0025D010Dm1ax0 )
相
相对抗压强度
对
抗拉强度
应变率（1/s）混凝土相对抗压强度与应变速率的关系
1)随机球骨料模型分布
将骨料简化为球体，按照实际级配的骨料粒径和各粒组骨料的比例，确定各种骨料的颗粒数。
(a)两级配(骨料含量47% )
2020/3/29
(b)三级配(骨料含量59% )
随机球骨料分布模型
(c)四级配(骨料含量66%) 13
2)随机凸多面体骨料模型分布
在球形骨料模型的基础上形成多面体骨料基，以球骨料含量为控制参数，进行随机延凸，得到随机凸体骨料模型。
因此,有必要研究: 在不同预静载作用下，混凝土动态性能的变化规律。
2020/3/29
3
2、大坝混凝土的动态试验成果
1）小湾四级配混凝土和湿筛混凝土静动态弯拉试验成果：
6.0 全级配混凝土
湿筛混凝土 5.0
160
150
全级配混凝土
140
湿筛混凝土
4.0
130
静动弯拉载强度/MPa
动载增强系数（%）
3.0
A
Dx
B D0
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骨料切面示意图
10
1)二维随机骨料模型
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圆骨料模型
多边形骨料模型
11
2）二维随机骨料模型细观有限元网格
2020/3/29
(a) 圆骨料细观剖分
(b) 凸多边形骨料细观剖分
骨料单元(灰色);砂浆单元(无色);界面单元(黑色)
12
(2)三维随机骨料模型
要研究混凝土级配对混凝土宏观力学特性的影响，必须考虑混凝土细观结构的差异。
2020/3/29
8
2、细观数值模型
为了建立混凝土细微观结构特性与其在宏观力学特性的关系，自上个世纪70年代末，人们发展了混凝土细观力学研究方法。
细观力学将混凝土看作由粗骨料、硬化水泥胶体以及两者之间的界面粘结带组成的三相非均质复合材料，在细观层次上划分单元。考虑骨料单元、固化水泥砂浆单元及界面单元材料力学特性的不同，以其细观各相材料的破坏准则或损伤模型反映单元刚度的退化，利用数值方法模拟混凝土试件的裂缝扩展过程及破坏形态。
c)一定预静载水平对动弯拉强度产生强化作用。
4）数值摸拟的出发点：
a)反映混凝土材料的内部结构特征，研究全级配混凝土与湿筛混凝土的细微结构差异；
b)考虑混凝土材料的动载强化作用；
c)反映预静载对混凝土试件动损伤破坏过程的影响。
2020/3/29
6
汇报大纲
一、研究的意义和试验成果分析二、混凝土细观力学研究方法三、混凝土试件数值模拟的基本方程四、混凝土试件的二维数值模拟五、混凝土三维细观有限元并行计算研究六、结束语
2.0 0
20 40 60 80 100 初始静载（%）
120
110
100 0
20 40 60 80 100 初始静载（%）
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4
2)小湾拱坝三级配混凝土，以冲击加载和三角波加载两种方式，在不同预静载水平下得到的动弯拉强度：
5.0
140
静动弯拉载强度/MPa
动载增强系数（%）
4.5
2020/3/29
7
1、混凝土材料的细观结构层次
晶体原子结构
水化硅酸钙
混凝土颗粒
实验室尺寸
结构
微观
细观
宏观
混凝土的层次结构示意图
(1)微观层次，材料的结构单元尺度在原子、分子量级，即从小于10-7 厘米至10-4厘米。 (2)细观层次，尺度范围在10-4厘米至几厘米,或更大一些。在这个层次上，混凝土被认为是一种由粗骨料、硬化水泥砂浆和它们之间的过渡区（粘结带/界面）组成的三相材料。 (3)宏观层次，特征尺寸大于几厘米。材料假定为均质。
(d) 试件两对称面上的细观单元剖面
混凝土随机凸体骨料模型细观单元剖分
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汇报大纲
一、研究的意义和试验成果分析二、混凝土细观力学研究方法三、混凝土试件数值模拟的基本方程四、混凝土试件的二维数值模拟五、混凝土三维细观有限元并行计算研究六、结束语
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17
1、混凝土材料的应变率强化现象（试验成果）