【摘要】：經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明,壩體分縫是拱壩有效的溫控措施之一,對(duì)于控制壩體應(yīng)力發(fā)展具有非常關(guān)鍵的作用。對(duì)于碾壓混凝土壩而言,當(dāng)其壩體溫度大幅度下降時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力從而導(dǎo)致壩體開(kāi)裂,為了防止裂縫的產(chǎn)生,壩工建設(shè)者們通常采用誘導(dǎo)縫來(lái)人為地削弱壩體抗拉強(qiáng)度,當(dāng)壩體所受拉應(yīng)力較大時(shí),便可以引導(dǎo)裂縫在誘導(dǎo)縫所在截面有序開(kāi)裂,達(dá)到保護(hù)壩體的作用。但目前在國(guó)內(nèi)外一些已經(jīng)布設(shè)了誘導(dǎo)縫的碾壓混凝土拱壩中仍出現(xiàn)了裂縫,誘導(dǎo)縫并未起到預(yù)期設(shè)想的作用,因此掌握誘導(dǎo)縫的縫面狀態(tài)、等效強(qiáng)度以及相關(guān)布置規(guī)律對(duì)于防止壩體無(wú)序開(kāi)裂有重要的實(shí)際意義。本文針對(duì)碾壓混凝土雙向間隔誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度及布置規(guī)律進(jìn)行探究,考慮削弱度、誘導(dǎo)板數(shù)量、誘導(dǎo)板間距、齡期和強(qiáng)度這五個(gè)因素設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,進(jìn)行軸向拉伸試驗(yàn),得出了各影響因素下的誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度變化規(guī)律:1)碾壓混凝土誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度隨著削弱度的增大而減小;2)隨著誘導(dǎo)板數(shù)量增加,誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度逐漸減小,且兩者呈對(duì)數(shù)相關(guān);3)碾壓混凝土誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度隨著誘導(dǎo)板間距的增大而增大,但增長(zhǎng)幅度逐漸減小;4)碾壓混凝土誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度前期增長(zhǎng)較快,其隨齡期變化規(guī)律與混凝土本體抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律大致相同,但各齡期下強(qiáng)度削弱程度存在差異;5)誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度隨著混凝土本體抗拉強(qiáng)度的增大而增大,誘導(dǎo)縫對(duì)斷面的強(qiáng)度削弱程度隨著混凝土強(qiáng)度的提高而減小。針對(duì)以上幾點(diǎn)規(guī)律可對(duì)實(shí)際拱壩誘導(dǎo)縫布置提供如下建議:適當(dāng)增加拱壩誘導(dǎo)縫削弱度,可以降低誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度,使誘導(dǎo)縫所在斷面較快開(kāi)裂以達(dá)到保護(hù)壩體的作用。但當(dāng)誘導(dǎo)縫削弱度不宜設(shè)置過(guò)大時(shí),可適當(dāng)增加誘導(dǎo)板數(shù)量或減小誘導(dǎo)板間距,既不影響誘導(dǎo)縫截面應(yīng)力傳遞,又能起到削弱壩體斷面強(qiáng)度的作用。利用有限元軟件建立碾壓混凝土誘導(dǎo)縫試件模型,按照試驗(yàn)施加荷載方式對(duì)其施加軸向荷載,得到誘導(dǎo)縫所在截面應(yīng)力云圖,了解其應(yīng)力分布狀態(tài),更為清楚地掌握誘導(dǎo)縫試件斷裂過(guò)程,即碾壓混凝土誘導(dǎo)縫試件的斷裂由誘導(dǎo)板的四個(gè)邊開(kāi)始起裂,裂縫逐步向外擴(kuò)展至試件邊緣,最后發(fā)生脆性斷裂。將試驗(yàn)等效強(qiáng)度與仿真模擬等效強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證數(shù)值模擬參數(shù)的合理性及試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)律的正確性。通過(guò)探究等效強(qiáng)度與斷裂韌度相關(guān)關(guān)系,推求不同削弱度、不同混凝土強(qiáng)度下的斷裂韌度及其相關(guān)規(guī)律:1)誘導(dǎo)縫的斷裂韌度及韌強(qiáng)比隨著削弱度增大而減小;2)混凝土斷裂韌度隨強(qiáng)度等級(jí)的增大而增大,且兩者呈線性相關(guān)關(guān)系,碾壓混凝土的強(qiáng)度等級(jí)的提高對(duì)試件的承載力有顯著影響,也意味著當(dāng)試件破壞時(shí)所需的斷裂能越大。最后將試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工程相結(jié)合,根據(jù)所得斷裂韌度值,計(jì)算出不同預(yù)留縫布置下的倒流河碾壓混凝土拱壩等效強(qiáng)度,得出預(yù)留縫布置規(guī)律,即壩體等效強(qiáng)度隨著壩體削弱度的增大而降低,隨著預(yù)留縫豎向布置尺寸的減小而降低,與碾壓混凝土誘導(dǎo)縫試驗(yàn)規(guī)律一致,為倒流河碾壓混凝土拱壩誘導(dǎo)縫布置提供了參考與借鑒。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV642.4
【圖文】：

2 誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度理論研究（1）誘導(dǎo)縫的等效強(qiáng)度 feq與混凝土結(jié)構(gòu)的自身抗拉強(qiáng)度 ft呈正相關(guān)關(guān)系；（2）隨著碾壓混凝土斷裂能 GF的增加，材料塑性逐漸增大，應(yīng)力分布逐漸由集中轉(zhuǎn)向均勻化，碾壓混凝土誘導(dǎo)縫的等效強(qiáng)度也近似接近于剩余平均強(qiáng)度 βft；（3）削弱度固定時(shí)，孔隙型誘導(dǎo)縫的削弱能力強(qiáng)于片狀型誘導(dǎo)縫。2.3 雙向間隔誘導(dǎo)縫等效強(qiáng)度理論目前在實(shí)際工程中，碾壓混凝土拱壩誘導(dǎo)縫依據(jù)誘導(dǎo)板的布置方式可分為兩種，一種是單向間隔誘導(dǎo)縫，該誘導(dǎo)縫是由幾個(gè)單向間隔的誘導(dǎo)板平行排列組成的，為穿透型誘導(dǎo)縫，如圖 2-1（a）。另一種為雙向間隔誘導(dǎo)縫，雙向間隔誘導(dǎo)縫是由若干預(yù)留縫按照一定的排列方式布置而成的，預(yù)留縫的尺寸為2a 2c，相鄰兩預(yù)留縫的豎向和水平向中心距分別為2b、2d ，又稱非穿透式誘導(dǎo)縫，如圖 2-1（b）所示。

（a） （b）圖 2-2 雙向間隔誘導(dǎo)縫受力示意圖Fig.2-2 Diagram of force acting on induced joint with two-way interval圖 2-3 誘導(dǎo)縫橢圓簡(jiǎn)化計(jì)算示意圖Fig.2-3 Schematic diagram of simplified ellipse calculation for induced joint針對(duì)于不同的方向角，應(yīng)力強(qiáng)度因子大小也會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)力強(qiáng)度因子 KⅠ的最大值出現(xiàn)在 2時(shí)的短軸方向上，此時(shí) KⅠ值見(jiàn)公式（2-7）所示。a

圖 2-3 誘導(dǎo)縫橢圓簡(jiǎn)化計(jì)算示意圖 Schematic diagram of simplified ellipse calculation for indu向角，應(yīng)力強(qiáng)度因子大小也會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)力強(qiáng)短軸方向上，此時(shí) KⅠ值見(jiàn)公式（2-7）所示。IaK 縫的影響，所得的應(yīng)力強(qiáng)度因子 KⅠ將比單個(gè)預(yù)主要影響短軸上的 KⅠ值，水平方向的相鄰縫主響可以用應(yīng)力強(qiáng)度因子的修正系數(shù) 來(lái)表示。由考慮短軸方向，給出 KⅠ最大值表達(dá)式，見(jiàn)公式 見(jiàn)公式（2-9）。IaK 2tan( )b a

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本文編號(hào)：2763478