观音岩水电站混凝土梁三点弯曲试验的数值模拟.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 4 期 ( 总 第 3 0 6 期 】 Nu m b e r 4 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 T HEORE1 1CAL R ES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 4 0 0 4 观音岩水 电站混凝土梁三点弯 曲试验的数值模拟 马悦 , 戴峰 , 徐奴文 , 沙椿 , 何刚 ( 1 四川大学 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川 成都 6 1 0 0 6 5 ; 2 中国水电顾问集团
2、 成都勘测设计研究院,四川 成都 6 1 0 0 7 2 ) 摘要:以观音岩水电站现场切割的坝体混凝土梁为物理模型, 利用真实破坏过程分析软件 R F P A 对该混凝土梁进行三点弯 试验的数值模拟, 观察并分析混凝土裂缝的起裂 、 扩展直至试件宏观破坏的整个过程, 将数值模拟得到的混凝土梁不同开裂过程 对应的声发射 、 抗弯强度以及断裂破坏模式与现场物理试验结果对 比分析 , 发现混凝土梁的三点弯曲数值试验得到的破坏特征 与现场试验结果基本吻合。 研究结果表明该数值模型的实用性 , 为进一步研究观音岩水电站坝体裂缝形成机理和揭示坝体裂纹 扩展规律奠定基础。 关键词 : 三点弯曲试验 ; 混凝
3、土; 数值模拟 ; 微震监测; 观音岩水 电站 中图分类号: T U 5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 o 1 4 一 o 4 Nu me r i c a l s i m u l a t i o n o f t h r e e p o i n t b e n d i ng t e s t of c o n c r e t e b e a m f r om Gu a n y i n y a n M A Yu e ,DAI F e n g , XU Nu we n,SHA Ch u n , HE Ga n g
4、( 1 S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Hy d r a u l i c s a n d Mo u n t a i n R i v e r E n g i n e e ri n g , Co l l e g e o f Wa t e r Re s o u r c e a n d H y d r o p o we r , S i c h ua n Un i v e r s i t y, Ch e n g d u 6 1 0 0 6 5, Ch i na; 2 Ch e n g d u Hy d r o e l e c t r i c I nv e s
5、 tig a ti o n a n d De s i g n I n s t i t u t e, C h i n a Hy d r o p o we r E n g i n e e ri n g Co n s u l t i n g G r o u p Co , C h e n g d u 6 1 0 0 7 2, C h i n a ) Abst r a c t: Ac c o r d i n g t O t h e p h y s i c a l mo d e l of t h e d a m c o n c r e t e b e a m c u t f r o m Gua n y i
6、 ny a n h y d r o p o we r s t a t i o n, n u me ric a l s i mu l a ti o n o n t h r e e p o i n t b e n d i n g t e s t s o f t h e c o n c r e t e b e a m wa s c o n d u c t e d b y the R e a l i s ti c F a i l u r e P r o c e s s An a l y s i s ( R F P A ) T h e f a i l u r e p r o c e s s e s i
7、n c l u di n g c r a c k s i n i t i a t i o n, p r o p a g i o n a n d m a c r o d a m a g e o f t h e c o n c r e t e b e a m we r e i n v e s t i g a t e d a n d a n a l y z e d Th e c or r e s p o n d i n g a c o u s t i c e mi s s i o n, be n d i ng s t r e n g th , a n d f r a c tur e mo d e d
8、 u r i n g d i f f e r e n t f a i l u r e p r o ce s s e s o f the c o n c r e t e b e a m o b t a i n e d f r o m n u me ric a l s i mu l a t i o n we re c o mp a r e d wi th t h o s e f r o m the p h ys i c a l e x p e rime n t o n s i t e Th e r e s u l t s r e v e a l tha t the f a i l u r e c
9、h a r a c t e ris tic s o f c o n c r e t e b e am b e t we e n n u me ric a l s i mu l a ti on a n d o ns i t e t e s t s a r e i n a g o o d a g r e e me n t Th e p r a c t i c a bi l i t y o f the n u me ric a l mo d e l i s thu s v a l i d a t e d M o r e o v e r , s o me r e f e r e nc e s c a
10、n b e p r o v i d e d f o r a n a l y z i n g t h e f or ma t i o n me c ha n i s m o f da m c r a c k s a n d r e v e a l i n g d a m c r a c ks pr o pa ga t i o n l a w o f Gu a n y i n ya n h y d r o p o we r s t a tio n Key wor ds: t h r e e p o i nt b e n d i n g t e s t ; c o n c r e ; n u me
11、r i c a l s i mu l a tio n; mi e r o s e i s mi c mo n i t o r i ng; Gu a n y i n y a n h y d r o p o we r s t i o n 混凝土是土木工程领域应用最为广泛的建筑材料 , 其 力学性能直接影响了工程的安全以及效益。 为使混凝土 结构能够更好的满足工程应用 , 国内很多学者对混凝土各 方面的性能进行了大量研究。 在混凝土力学性能方面 已经 有 了许多相关成果 , 其中混凝土的断裂与损伤仍是 国际上 研究 的热点 , 混凝土梁三点弯曲试验更 以其简 便的加载方 式和式样制作在混凝土断裂损伤
12、研究领域得到广泛应用 。 在试验方面, P e t e r s s o n于 1 9 8 0年用带裂缝的三点弯曲试验 梁求混凝土的断裂能, 并验证 了其可行性 。 代祥俊等 利 用三点弯曲梁断裂试验得到 了反映混凝土断 裂特性 的数 据曲线。 张旋子等 在 MT S材料试验机上对混凝土进行 三点弯试验 , 探究材料在不 同应力状态下的声发射信号。 数值模拟方法凭借其便捷性和可重复性在该研究热 点方面也有着重要 作用 。 徐 菁等 以混凝土 三点弯 曲 梁试件为例对混凝土进行 了开裂过程 的模拟 , 得出了裂纹 在基质 、 骨料及界面中的扩展路径 。 孙 雅珍等 应用西多 霍夫损伤模 型和断裂力
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