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盐冻作用下水工混凝土强度演化模型

甘磊 冯先伟 沈振中

甘磊,冯先伟,沈振中. 盐冻作用下水工混凝土强度演化模型[J]. 水利水运工程学报,2022(4):131-139. doi:  10.12170/20210725001
引用本文: 甘磊,冯先伟,沈振中. 盐冻作用下水工混凝土强度演化模型[J]. 水利水运工程学报,2022(4):131-139. doi:  10.12170/20210725001
(GAN Lei, FENG Xianwei, SHEN Zhenzhong. Strength evolution model of hydraulic concrete subjected to salt freezing[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(4): 131-139. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210725001
Citation: (GAN Lei, FENG Xianwei, SHEN Zhenzhong. Strength evolution model of hydraulic concrete subjected to salt freezing[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(4): 131-139. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210725001

盐冻作用下水工混凝土强度演化模型

doi: 10.12170/20210725001
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51609073);江苏省自然科学基金资助项目(BK20201312);水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心项目(DFZX2020003)
详细信息
    作者简介:

    甘 磊(1987—),男,江西抚州人,教授,博士,主要从事水工结构稳定分析等方面的教学与科研工作。E-mail:ganlei2015@hhu.edu.cn

  • 中图分类号: TU528

Strength evolution model of hydraulic concrete subjected to salt freezing

  • 摘要: 寒区盐湖、盐渍土地区水工混凝土结构强度劣化问题突出。基于各向同性连续损伤力学理论,建立了混凝土相对动弹性模量与相对抗压强度的定量关系,提出了硫酸盐侵蚀和冻融协同作用下水工混凝土强度演化模型,并进行模型验证,最后将模型应用于引大入秦庄浪河渡槽结构性能评估。结果表明:该模型能较好地反映受盐冻侵蚀作用下混凝土强度的变化规律;渡槽数值计算结果与运行状况相符,随盐冻侵蚀劣化时间增长,槽身最大压应力和最大位移增加,最大拉应力减小;盐冻协同作用会加快渡槽劣化速率,渡槽运行59.1 a后会发生破坏。研究结果可为寒旱地区受盐冻侵蚀水工混凝土性能评估和运行维护提供理论依据。
  • 图  1  盐冻作用下混凝土相对动弹性模量和相对抗压强度

    Figure  1.  Relative dynamic elastic modulus and relative residual compressive strength of concrete subjected to salt freezing

    图  2  混凝土相对动弹性模量随冻融循环次数的拟合关系

    Figure  2.  Fitting relationship between the relative dynamic modulus of concrete and the number of freeze-thaw cycles

    图  3  相对抗压强度与相对动弹性模量拟合关系

    Figure  3.  Fitting relationship between the relative residual compressive strength and the relative dynamic modulus of elasticity

    图  4  渡槽有限元网格

    Figure  4.  Finite element mesh of aqueduct

    图  5  渡槽运行初期槽身应力分布云图(单位:kPa)

    Figure  5.  Stress distribution of aqueduct body in initial stage of operation (unit: kPa)

    图  6  渡槽运行26 a后槽身应力分布云图(单位:kPa)

    Figure  6.  Stress distribution of aqueduct body after 26 years of operation (unit: kPa)

    图  7  渡槽运行59.1 a后槽身应力分布云图(单位:kPa)

    Figure  7.  Stress distribution of aqueduct body after 59.1 years of operation (unit: kPa)

    图  8  渡槽不同运行时期槽身位移分布云图

    Figure  8.  Displacement distribution of aqueduct body in different operation periods

    表  1  混凝土材料参数

    Table  1.   Concrete material parameters

    名称弹性模量/GPa泊松比密度/(kg·m−3
    C30混凝土 30.0 0.2 2 360
    C40混凝土 32.5 0.2 2 400
    C50混凝土 34.5 0.2 2 440
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    表  2  不同运行劣化时间下槽身应力和位移极值分布

    Table  2.   Distributions of stress and displacement extremes at different degradation times

    劣化时间/a最大压应力/MPa最大压应力
    发生部位
    最大拉应力/MPa最大拉应力
    发生部位
    最大位移/mm最大位移发生部位
    09.383渡槽槽身板、槽底板和上横系杆1.949槽身板与槽底板交接处15.18槽底板处
    269.844渡槽槽身板、槽底板和上横系杆1.943槽身板与槽底板交接处17.15槽底板处
    59.111.440渡槽槽身板、槽底板和上横系杆1.922槽身板与槽底板交接处24.73槽底板处
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-25
  • 网络出版日期:  2022-07-13
  • 刊出日期:  2022-08-23

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