大坝混凝土和湿筛混凝土直接拉伸断裂特性研究

论文摘要

大坝的设计、施工和安全性评定都要求深入系统地研究大坝混凝土的断裂特性。大坝混凝土力学性能指标的合理确定，对于设计和建造安全、可靠和经济的大坝非常重要。测试大坝混凝土的力学性能常受到试件尺寸、试验机和试验方法等条件的限制，难度很大。而且可用的试验数据不多。以往国内外普遍采用标准尺寸的湿筛混凝土试件（拌和好的三级配或四级配大坝混凝土用孔径40mm的筛子将粒径大于40mm的粗骨料筛除，将湿筛后的混凝土制成标准试件）进行试验，采用湿筛混凝土的力学性能指标评价大坝混凝土的力学性能指标。但二者之间一定存在差异，有必要通过试验确定二者之间的关系。用湿筛混凝土的性能指标推求大坝混凝土的性能指标，从而简化测试工作。本文基于大坝混凝土和湿筛混凝土的直接拉伸断裂试验数据，确定其软化曲线，研究分析其断裂特性。还建立了一个数据库模型，用来预测一定范围内大坝混凝土的软化曲线。（1）分析处理11组大坝混凝土和湿筛混凝土试件的直接拉伸断裂试验数据。获得其从原点出发的应力-应变曲线。（2）基于大坝混凝土和湿筛混凝土试件的应力-应变曲线，应用混凝土断裂力学原理可得到应力-裂缝张开宽度曲线。相应的可以得到相对应力-裂缝张开宽度曲线及断裂能。（3）确定大坝混凝土和湿筛混凝土软化曲线的数学表达式。（4）应用人工神经网络建立预测一定范围内大坝混凝土软化曲线的数据库。采用该数据库，无需再做直接拉伸试验而只需知道混凝土的配合比就可以预测该种混凝土的软化曲线。（5）研究了混凝土强度和骨料粒径等因素对大坝混凝土和湿筛混凝土软化曲线的影响规律。研究了大坝混凝土和湿筛混凝土软化曲线之间的关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 大坝和湿筛混凝土软化本构关系的国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 大坝和湿筛混凝土直接拉伸试验及数据处理
• 2.1 引言
• 2.2 大坝和湿筛混凝土直接拉伸试验简介
• 2.2.1 材料和配合比
• 2.2.2 试件制备以及试验设备
• 2.2.3 测试步骤
• 2.3 原始试验数据处理
• 2.4 本章小结
• 3 大坝和湿筛混凝土软化曲线的确定
• 3.1 荷载-应变曲线
• 3.2 应力-应变曲线
• 3.3 弹性模量回归
• 3.4 大坝和湿筛混凝土直接拉伸试验应力-变形曲线
• 3.4.1 经回归后的应力-应变曲线
• 3.4.2 从原点出发的应力-变形曲线
• 3.5 大坝和湿筛混凝土直接拉伸试验应力-裂缝张开宽度曲线
• 3.6 大坝和湿筛混凝土软化关系的表达式
• 3.7 本章小结
• 4 人工神经网络预测大坝混凝土的软化曲线
• 4.1 人工神经网络简介
• 4.1.1 神经网络的优点
• 4.1.2 神经元结构模型
• 4.1.3 神经网络的互连模式
• 4.2 BP 神经网络简介
• 4.2.1 BP 神经网络的误差传播
• 4.2.2 BP 神经网络的常用激活函数
• 4.3 用 MATLAB 神经网络工具箱预测大坝混凝土的软化曲线
• 4.3.1 MATLAB 简介
• 4.3.2 MATLAB 神经网络工具箱
• 4.3.3 用 BP 神经网络模型预测大坝混凝土的软化曲线
• 4.4 本章小结
• 5 大坝和湿筛混凝土断裂机理分析
• 5.1 混凝土强度对大坝混凝土软化曲线的影响
• 5.2 不同骨料粒径对大坝混凝土软化曲线的影响
• 5.3 大坝混凝土和湿筛混凝土软化曲线之间的关系
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究前景与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要科研成果