【摘 要】
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为了研究硫酸盐腐蚀环境中混凝土宏观力学性能与微观结构的损伤效应,以单轴压缩和CT扫描试验为主、XRD衍射和扫描电镜试验为辅的方法对不同浓度和硫酸盐腐蚀时间的试件进行研究,多角度分析了混凝土的腐蚀损伤机理.试验结果表明,随着硫酸盐腐蚀时间从0增加至360 d,混凝土的抗压强度和弹性模量逐渐下降,速率先慢后快;且溶液浓度越高,强度指标的衰减幅度越大;混凝土的细观结构损伤程度在硫酸盐腐蚀发展过程中逐渐累积,随腐蚀时间增加,裂纹数量和尺寸逐渐增加;混凝土的孔隙率随腐蚀时间增加呈指数型上升趋势,弹性模量与孔隙度呈明
【机 构】
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兰州工业学院土木工程学院,甘肃兰州730050;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730070;兰州大学土木工程与力学学院,甘肃兰州730070
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为了研究硫酸盐腐蚀环境中混凝土宏观力学性能与微观结构的损伤效应,以单轴压缩和CT扫描试验为主、XRD衍射和扫描电镜试验为辅的方法对不同浓度和硫酸盐腐蚀时间的试件进行研究,多角度分析了混凝土的腐蚀损伤机理.试验结果表明,随着硫酸盐腐蚀时间从0增加至360 d,混凝土的抗压强度和弹性模量逐渐下降,速率先慢后快;且溶液浓度越高,强度指标的衰减幅度越大;混凝土的细观结构损伤程度在硫酸盐腐蚀发展过程中逐渐累积,随腐蚀时间增加,裂纹数量和尺寸逐渐增加;混凝土的孔隙率随腐蚀时间增加呈指数型上升趋势,弹性模量与孔隙度呈明显的负线性相关关系;根据对水泥砂浆进行矿物成分与微观形态分析,发现水泥砂浆内胶凝物质逐渐分解是混凝土腐蚀损伤效应的根本原因.
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为提高混凝土热学参数反演分析时的计算效率和精度,引入Logistic映射和惯性权重对鲸鱼优化算法进行改进,并结合有限元仿真计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的混凝土热学参数反演分析方法.结合上海ZJH泵闸工程开展现场非绝热温升试验,采用该方法对大体积混凝土试块的导温系数和表面散热系数进行了反演分析,并与粒子群算法反演结果进行比较.结果表明,改进鲸鱼优化算法在计算精度及迭代效率方面均较粒子群算法有明显提高,该算法在求解混凝土热学参数反演问题方面具有可行性和有效性,能够满足工程精度要求.
鉴于洪水资源化是目前解决水资源供需矛盾的重要方式,通过综合估算方法量化湘江流域洪水资源,由此探讨涔天河水库汛限水位动态调蓄方案,以实现不同情景下的洪水资源化.结果 表明,湘江流域洪水资源可利用量为278.93×108m3,可利用潜力为12.69×108m3;涔天河水库汛限水位最佳调蓄方案为在丰水年库水位311.18m增蓄水量0.2454×108 m3,平水年库水位311.44 m增蓄水量0.3398×108 m3,枯水年库水位311.56 m增蓄水量0.3842×108m3;同时还为流域环境带来不可估量的
鉴于施工期的混凝土内外温差及变形约束是闸墩产生温度裂缝的主要原因,基于温度应力场和水管冷却算法等基本理论,通过与施工现场的温度监测数据的对比分析,反演混凝土热学计算参数,利用三维有限元计算软件进行闸墩施工期考虑水管冷却的温度场及应力场仿真计算.结果 表明,水管冷却温控效果良好,但混凝土表面因降温幅度较大而产生早期较大的拉应力,应进一步做好表面保温措施,降低混凝土内外温差.
模型材料是水工结构模型试验成功的关键,但其制备方法较为依赖经验、成本较高,且试验数据利用率较低.为此,采用单因素敏感性分析方法分析了胶凝砂砾石模型材料弹性模量的影响因子,并基于敏感性分析结果利用Matlab建立了 BP神经网络预测模型.预测检验结果表明,水工结构模型材料的弹性模量对拌合水量和石膏量最敏感,其次是重晶石粉量,对铁粉量最不敏感;在低拌合水量下,对水泥量、石蜡量和机油量敏感性不高.可通过控制低敏感性材料的用量,制备较高精度弹性模量的模型材料.预测模型可靠度达R2=0.939,满足对数据预测的精度
鉴于大力开发超低水头(H＜5 m)水力资源能有效缓解我国能源短缺的问题,基于ANSYS Workbench平台,对两叶片灯泡贯流式机组进行最小水头、额定水头及最大水头下的数值模拟计算.结果 表明,在最大水头下,转轮叶片和尾水管极易发生空蚀破坏;导叶与转轮、转轮与尾水管间的动静干涉是造成流道内压力脉动的主要原因,而尾水管产生的低频脉动会沿尾水管向上游传递,影响整个流道;转轮叶片在运行范围内受到的最大静应力值不会使转轮叶片发生裂纹破坏.研究结果可为两叶片贯流式机组的投产及安全稳定运行提供了理论依据.
综合出力系数是水电站中长期出力计算的关键参数,对其研究可有效提高计算结果可靠性.对此,在既有推求电站综合出力系数和发电水头关系的聚合法的基础上,进一步考虑机组的不同出力区间对发电量的贡献度,修正聚合系数,提出了出力加权聚合法.以三峡电站和清江水布垭、隔河岩及高坝洲电站为例,将出力加权聚合法与常数法、直接法及聚合法进行比较.结果 表明,出力加权聚合法、聚合法在三峡电站发电计算中的精度相当,较常数法和直接法的计算误差更小.在清江梯级电站的发电计算中,聚合法低估了发电量;出力加权聚合法在三座电站的误差分别为0.
毛细吸力为非饱和混凝土中驱动孔隙水—气流动、控制材料收缩开裂的重要作用力,其大小取决于混凝土细观孔隙结构,与混凝土的主要指标—水灰比密切相关.因此,基于相对湿度法,研发了一套非饱和混凝土毛细吸力的间接测试装置及方法,分析不同水灰比条件下毛细吸力的演化特征,并从孔隙尺度探析了毛细吸力演变的内在机制.结果表明,毛细吸力随水饱和度的减小呈非线性增长趋势,饱和度越低增长速率越大;水灰比减小会导致混凝土孔隙更加细密,从而使毛细吸力增大.
为探究高水头大幅变化对混流式水轮机尾水管涡带的演化及对压力脉动的影响,以国内运行水头变幅最大的紫坪铺水电站水轮机为例,通过三维建模及定常和非定常条件的CFD分析,研究混流式水轮机在相同开度下最大水头、设计水头和最小水头三种工况的流动特点.结果 表明,最小水头工况下尾水管内部流态较乱,尾水管中存在螺旋型空腔涡带,主要分布在直锥段.最大水头工况下尾水管的柱状涡带直径较大,且分布在直锥段和弯肘段,对机组振动和空化影响较大.研究结果阐明了非定常流动的特性,揭示了尾水管内压力脉动与涡带发展形态变化的规律,可为水轮机
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