混凝土容許裂縫

1、混凝土壩容許裂縫(li fng)的初步研究共二十四頁1 研究(ynji)背景2 滲透系數(shù)與拉應(yīng)變3 拉應(yīng)變與裂縫寬度4 結(jié)論共二十四頁我國是世界上修建大壩最多的國家，其中不少是混凝土壩。近年來，大壩的建設(shè)處于(chy)國際領(lǐng)先水平。但由于多種原因，壩體混凝土的開裂不能避免。1 研究(ynji)背景共二十四頁二灘拱壩(n b)壩肩共二十四頁二灘拱壩(n b)下游壩面裂縫共二十四頁二灘拱壩右岸下游面裂縫(li fng)情況共二十四頁二灘拱壩左岸下游面裂縫(li fng)情況共二十四頁三峽大壩泄洪(xi hn)壩段上游面裂縫分布共二十四頁三峽大壩裂縫(li fng)高程90.00m以下，23個泄洪壩

2、段的上、下游面均發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫。上游面有40條豎向裂縫，裂縫最長35.10m，最大寬度(kund)1.25mm，最大縫深3.60m。下游面有38條豎向裂縫，裂縫最大寬度為1.14mm，最大深度小于4.00m 1 研究背景共二十四頁混凝土壩的開裂難以避免，而現(xiàn)行規(guī)范只對拉應(yīng)力進行控制，或限制拉應(yīng)力分布和裂縫位置在一定范圍之內(nèi)。這就出現(xiàn)兩個問題(wnt)：1.”容許裂縫”的概念？容許裂縫的標(biāo)準(zhǔn)？2.在有限元數(shù)值分析中，如何控制容許裂縫？滲透系數(shù)拉應(yīng)變裂縫寬度1 研究(ynji)背景共二十四頁主要(zhyo)參考文獻：1 Nicholas J. C, Floyd O. S. Limiting Ten

3、sile Strain Criterion for Failure of Concrete J. Journal of the American Concrete Institute, 1976, 73(3): 160-1652 Evans R H, Marathe M S. Microcracking and tress-strain curves for concrete in tension J. Materials and Structures, 1968 (1):61-64 3 Gerard B, Breysse D, Ammouche A. Cracking and permeab

4、ility of concrete under tension J. Materials and Structures.1996,29:141-1514 Gerard B, JACOBSEN S, MARCHAND J. Concrete cracks: Observation and permeability-A review C. Second international conference on concrete under severe conditions 2: environment and loading,19981 研究(ynji)背景共二十四頁對于(duy)水工混凝土而言2

5、 滲透系數(shù)與拉應(yīng)變(yngbin) 滲流通道水力劈裂裂縫因此，容許裂縫標(biāo)準(zhǔn) = 不發(fā)生滲流？共二十四頁混凝土具有不同的宏觀(hnggun)破壞形式： 受拉開裂、剪切破壞、壓碎或它們的組合2 滲透系數(shù)與拉應(yīng)變(yngbin) 共二十四頁研究(ynji)表明，各種宏觀破壞形式中的基本微觀破壞形式是I型拉裂。可以通過單軸拉伸進行研究型裂紋裂尖擴展(kuzhn)區(qū)域的型微裂紋2 滲透系數(shù)與拉應(yīng)變 共二十四頁混凝土試件拉伸(l shn)與滲透試驗試件示意圖應(yīng)變?yōu)?e-3時的微裂紋和裂縫(li fng)分布共二十四頁推算拉伸應(yīng)力(yngl)應(yīng)變曲線滲透系數(shù) 應(yīng)變(yngbin)曲線共二十四頁對圖中的離散(

6、lsn)點進行回歸，并用常規(guī)的等距坐標(biāo)繪出。滲透系數(shù)（裂縫(li fng)寬度）應(yīng)變曲線2 滲透系數(shù)與拉應(yīng)變 共二十四頁 當(dāng)拉伸應(yīng)變t 200e-6時，混凝土滲透系數(shù)k0。 當(dāng)t 200e-6之后， k開始緩慢(hunmn)，但值很小，表明微裂縫開始產(chǎn)生。 當(dāng)t 600e-6之后， k快速。表明混凝土微裂紋逐漸擴展并開始貫通，形成初期宏觀裂紋。此時，k=5.0e-7 m/s，與豐滿大壩帷幕灌漿相當(dāng)。 當(dāng)t 1000e-6時，裂紋擴展速度重新開始變緩，k約為6e-7m/s，相當(dāng)于砂巖、蝕變花崗巖的k 。 t 為1200e-6時，k 8.0e-7 m/s，相當(dāng)于有裂縫黑色片巖的k，此時混凝土內(nèi)出現(xiàn)

7、大的宏觀裂縫。 以帷幕灌漿的k=5.0e-7 m/s為不滲透的標(biāo)準(zhǔn)，則相應(yīng)的拉應(yīng)變?yōu)閠 = 600e-6。2 滲透系數(shù)與拉應(yīng)變(yngbin) 共二十四頁有限元數(shù)值分析(fnx)彌散型模型 容許拉應(yīng)力 容許拉應(yīng)變3 拉應(yīng)變(yngbin)與裂縫寬度 容許值？是否開裂？拉應(yīng)變 裂縫寬？模型試驗 肉眼可見的混凝土裂紋寬度最小為130m，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過容許裂縫寬度。不能作為裂縫出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。共二十四頁改良(giling)的拉伸設(shè)備3 拉應(yīng)變(yngbin)與裂縫寬度 在拉伸試驗過程中，通過量測獲得裂縫寬度，繪出裂紋寬度與拉應(yīng)變的關(guān)系曲線。共二十四頁裂紋寬度(kund) 拉應(yīng)變3 拉應(yīng)變與裂縫(li fn

8、g)寬度 該點為用顯微鏡觀測到的表面微裂紋混凝土單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖出現(xiàn)微裂紋時的拉應(yīng)變?yōu)?90140)e-6；峰值點應(yīng)變則在200e-6左右，裂縫寬度約3m，微裂紋開始擴展；拉應(yīng)變達到300e-6附近時微裂紋開始出現(xiàn)貫通，裂縫寬度約5m；拉應(yīng)變?yōu)?00e-6時，貫通裂縫的寬度達到10m；進入應(yīng)變軟化后，最終的極限應(yīng)變可以達到1000e-6附近，試件出現(xiàn)裂紋，裂紋寬度約為31.75m。共二十四頁最大孔隙水壓力裂縫寬度(mm)(MPa)當(dāng)裂縫寬度(kund)為10m時，根據(jù)滲流的立方定理，得裂隙水壓與寬度的關(guān)系，裂隙水壓接近全水頭。且此時k=5.0e-7 m/s，該值相當(dāng)于灌漿帷幕的滲透系數(shù)

9、。3 拉應(yīng)變(yngbin)與裂縫寬度 據(jù)此，確定混凝土壩的容許裂縫寬度為10m ，遠(yuǎn)小于肉眼可見的混凝土裂紋寬度130m。相應(yīng)的數(shù)值分析拉應(yīng)變?yōu)?00e-6。共二十四頁(1) 混凝土壩的容許裂縫寬度為10m 。(2) 采用彌散型模型進行混凝土壩的有限元開裂(ki li)分析時，以拉應(yīng)變600e-6作為出現(xiàn)有害裂縫的標(biāo)準(zhǔn)。4 結(jié)論(jiln) 共二十四頁內(nèi)容摘要混凝土壩容許裂縫的。4 結(jié)論。我國是世界上修建大壩最多的國家，其中不少是混凝土壩。滲透系數(shù)拉應(yīng)變裂縫寬度。受拉開裂、剪切破壞、壓碎或它們(t men)的組合。研究表明，各種宏觀破壞形式中的基本微觀破壞形式是I型拉裂。型裂紋裂尖擴展區(qū)域的型微裂紋。對圖中的離散點進行回歸，并用常規(guī)的等距坐標(biāo)繪