考虑龄期影响的诱导缝等效强度试验研究与数值模拟

摘要

我国RCC的配合比具有水泥用量少、粉煤灰掺量高等特点，由于大量掺入了粉煤灰，水化热散发速率大大降低。同时，由于RCC坝上升速度比较快，导致大坝温度拉应力增加，使得大坝更容易出现老化破坏。在实际拱坝中常采用的温控措施就是设置诱导缝，RCC诱导缝的断裂韧度、等效强度都是随龄期不断交化的。因此有必要从不同龄期的角度开展诱导缝的开裂方面的研究，为合理布置诱导缝提出建议，以确保坝体安全。 论文结合课题组国家自然科学基金面上项目《考虑多因素的RCC拱坝诱导缝实验研究与实时仿真》，用实际工程中常设置的非穿透型诱导缝RCC试件来模拟RCC拱坝双向间隔形式的诱导缝情况，得到了诱导缝等效强度与龄期之间的关系，并通过荷载与位移（P～δ）曲线对RCC试件进行了断裂性能方面的分析，主要研究内容和成果如下: (1)通过双向间隔诱导缝RCC试件的轴拉试验，得到其等效强度在不同龄期下的变化规律：诱导缝与龄期呈现指数相关，通过拟合得到不同削弱度试件等效强度随龄期的变化公式；RCC诱导缝试件等效强度早期较低，14天后增长较快，28天时达到90天等效强度的88%左右，28天后等效强度仍然有一定的增长，符合碾压混凝土强度的增长般规律。 (2)基于ANSYS有限元软件对非穿透型诱导缝轴拉试件进行模拟，得到诱导缝在不同龄期的开裂情况，验证试验研究建立的等效强度模型的准确性；结合轴拉试验数据与仿真计算应力云图，分析了RCC裂缝断裂过程，并对RCC拱坝中诱导缝的布置位置做了进一步的解释。 (3)利用试验建立的RCC诱导缝的等效强度模型计算冷水河水库枢纽工程RCC双曲拱坝诱导缝的等效强度，并将其作为模拟大坝中诱导缝单元的一个强度参数镶嵌在课题组编制的大坝温控仿真计算程序，对冷水河拱坝施工全过程的应力场进行计算，分析并预测RCC诱导缝的开裂情况。 本文对考虑龄期影响的诱导缝等效强度进行轴拉试验研究和数值模拟，并对比分析试验与数值模拟结果。根据仿真计算结果对冷水河拱坝施工期和运行期诱导缝的开裂情况进行了分析，试验研究可以为实际工程中诱导缝的设计提出参考依据。

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