高拱坝混凝土循环应力-温-湿耦合模型与长期性能提升方法研究
批准号:
U2040224
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
200.0 万元
负责人:
郭进军
依托单位:
学科分类:
水工结构与水工材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭进军
中文摘要
针对西南地区长期自然风化作用协同坝体复杂应力状态的真实服役环境,开展荷载与环境因素长期耦合作用下长江流域高拱坝混凝土综合性能演变规律试验研究,建立长期耦合作用下混凝土性能时变衰减模型,揭示不同耦合参数与高拱坝混凝土性能的相互关系;进而开展长期服役环境下水泥水化产物和混凝土微细结构演变规律研究,建立混凝土微细观结构损伤与宏观性能演变之间的数值模型,揭示长期服役环境下高拱坝混凝土劣化机理;结合试验和工程实测数据,构建基于性能衰减的高拱坝混凝土长期性能综合评价动态指标体系,提出高拱坝混凝土性能评价时变模型和服役年限预测方法;开展高拱坝混凝土阻裂增韧理论与方法研究,揭示荷载与环境因素长期耦合作用下高拱坝混凝土开裂机理,建立基于功能团设计的高性能、性能调节型的新型高拱坝混凝土设计理论,研发长寿命、绿色高拱坝混凝土及其制备工艺,为提升高拱坝混凝土耐久性提供理论与方法。
英文摘要
Aiming at the actual service condition of the dam body in southwest district of China under the synergistic effect of long-term natural weathering and the complex stress, the experimental study in the evolvement rule of the comprehensive properties of high arch dam concrete in Yangtze River Basin under the long-term coupling effect of load and environment factors will be conducted. The time-varying attenuation model of concrete properties under long-term coupling effect will be established to reveal the mutual relation between different coupling parameters and properties of high arch dam concrete. And then, the evolvement rule of micro and meso structures of cement hydration products and concretes under long-term service condition will be studied. The numerical model between the micro and meso structural damage and the macroscopic performance evolvement of the concrete will be established to reveal the deterioration mechanism of high arch dam concrete under long-term service condition. Combined with experiments and measured data in practical engineering projects, the dynamic index system for comprehensive evaluation based on performance degradation of long-term properties of high arch dam concrete will be established to present the time-varying model for performance evaluation and predicting method for service life of high arch dam concrete. Besides, the theory and methodology of the crack resistance and toughening for high arch dam concrete will be studied to reveal the crack mechanism of high arch dam concrete under the long-term coupling effect of load and environment factors. The design theory based on functional groups of new high arch dam concrete with high performance and adjustable properties will be put forward to research and develop green concretes as well as the preparation technique with long service life used in high arch dams, which can provide theory and methods to improve durability of high arch dam concrete.
长期服役环境下西南地区长江流域高拱坝混凝土性能演变机理及耐久性能提升研究尚未找到较为完善的理论和方法。揭示高循环应力-温-湿耦合作用下高拱坝混凝土长期性能演变机理,实现高拱坝混凝土性能的准确测试、微观表征、风险防控、性能提升,对于保障西南地区长江流域高拱坝的长期安全运行具有重大的理论意义和实践价值。针对循环应力-温-湿耦合作用下高拱坝混凝土性能演变机制、混凝土材料长期服役性能与高拱坝整体工作性态交互机制、循环应力-温-湿耦合作用下高拱坝混凝土耐久性提升理论与方法的关键科学问题。研制了基于相似理论的多场耦合试验系统(500kN/200kN液压控制双向加载试验装置,应力误差小于0.5%,荷载相对波动小于1%),实现了全级配水工混凝土受荷载与环境侵蚀耦合作用的循环模拟,突破了全级配水工混凝土真实服役性能演化试验技术瓶颈。揭示了循环应力-温-湿耦合下全级配水工混凝土损伤断裂性能和本构关系演变规律,建立了多场耦合作用下水工混凝土损伤断裂时变模型(模拟125年温-湿-应力耦合循环作用后,水工混凝土力学性能降低了约20%。),提出了混凝土多尺度缺陷演变与力学性能强关联的传递模型,攻克了水工混凝土微结构演变与力学损伤累积定量关联的难题,为准确评价水工混凝土真实服役性能提供理论支撑。针对高拱坝变形区域特征,提出了基于BSD-DTW的聚类方法和基于深度学习的高拱坝时空变形演变表征模型,揭示了水压、温度等荷载作用下高拱坝材料与结构之间的互馈机制;构建了多层级综合评价体系,结合博弈论与D-S证据理论,提出了高拱坝变形性态综合评价方法,解决了综合评价过程中不确定性和冲突性问题,为高拱坝结构性态诊断与预测提供了理论依据与科学支撑。搭建了微环境优化多尺度增韧途径,研发了基于微结构调控的水工混凝土性能提升技(ITZ厚度降低10~30μm,强度提高30%~56%)术,攻克了循环应力-温-湿耦合下水工混凝土长效服役难题。
高寒区石灰石-煅烧黏土-水泥胶凝体系混凝土冻融损伤演变机理及性能提升研究
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批准号:52378275
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:郭进军
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依托单位:
高拱坝混凝土循环应力-温-湿耦合模型与长期性能提升方法研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:200万元
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批准年份:2020
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负责人:郭进军
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依托单位:
混凝土硫酸盐侵蚀下的干湿循环制度及其损伤机理研究
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批准号:51879244
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2018
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负责人:郭进军
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依托单位:
国内基金
海外基金