基于成熟度法的大坝混凝土力学性能预测研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gankai0319
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大坝混凝土的真实强度和断裂性能是保证大坝开裂风险分析和安全评定准确性的前提条件之一。本文以获得大坝混凝土真实力学性能为目标。首先,基于施工现场浇筑的全级配和湿筛混凝土强度和断裂性能试验结果,开展真实服役环境条件下大坝混凝土力学性能的成熟度分析,明确适用于大坝混凝土力学性能成熟度分析的理论计算公式和力学性能与成熟度指标的函数关系形式,并以此为基础确定全级配和湿筛混凝土力学性能的换算关系。同时,依托室内大型温湿度环境箱,开展不同养护温度条件下湿筛混凝土的强度和断裂性能试验,获得养护温度对大坝混凝土强度和断裂性能影响的定量数据,建立大坝湿筛混凝土真实力学性能的预测模型。最后,结合已获得全级配和湿筛混凝土力学性能的换算关系,建立可用于预测现场真实环境条件下大坝全级配混凝土力学性能的模型。经验证,该预测模型可满足实际大坝工程的使用需求。本文的主要研究内容和研究成果如下:(1)基于春季、夏季、秋季和冬季大坝施工现场浇筑全级配和湿筛混凝土真实力学性能试验结果,对比了不同季节浇筑混凝土强度和断裂性能差异,采用成熟度理论分析了养护环境温度和龄期对混凝土力学参数的影响,明确了全级配和湿筛混凝土力学参数的可靠换算关系。结果表明:由于养护温度历程的不同,大坝混凝土强度和断裂性能的发展存在一定的季节差异;通过成熟度理论研究大坝混凝土力学参数的发展规律是可行的;全级配与湿筛混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度的换算关系可分别取0.88、0.74,起裂韧度、失稳韧度和断裂能换算关系可分别取1.32、1.36和1.7。经验证,上述换算关系可较为准确地将湿筛混凝土力学参数换算成全级配混凝土力学参数。(2)通过开展3种不同养护温度条件大坝湿筛混凝土力学性能试验,每种养护温度设计6种龄期,系统研究了养护温度和龄期对湿筛混凝土力学性能的影响。结果表明:不同养护温度条件下湿筛混凝土强度参数和断裂参数均随龄期的增加而增大;在10℃~40℃养护温度范围内,湿筛混凝土强度参数和断裂参数随着养护温度的升高逐渐增大;适合大坝湿筛混凝土力学参数增长的环境温度为40℃。(3)采用不同养护温度大坝湿筛混凝土力学性能试验结果,基于成熟度理论、大坝全级配和湿筛混凝土力学参数的换算关系,建立了可预测任意温度历程全级配混凝土力学参数的模型。通过现场浇筑大坝混凝土力学性能试验结果对预测模型进行验证,并选取平均绝对百分比误差和加权平均绝对百分比误差的概念来评价其精度。进一步地,将该预测模型应用于实际工程,并将预测值与传统方法的材料参数取值进行了对比。结果表明:力学参数预测值和试验值的平均绝对百分比误差和加权平均绝对百分比误差均在15%以内,说明本文所建预测模型预测精度可以满足工程使用要求;不同季节浇筑大坝混凝土真实力学参数与传统方法取值明显不同。在开展大坝结构仿真分析时,采用本文的预测模型计算大坝混凝土的真实强度和断裂参数比直接采用标准养护条件下或现场浇筑混凝土试件强度和断裂参数试验结果更为准确。
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