混凝土容许裂缝

1、混凝土坝容许裂缝(li fng)的初步研究共二十四页1 研究(ynji)背景2 渗透系数与拉应变3 拉应变与裂缝宽度4 结论共二十四页我国是世界上修建大坝最多的国家，其中不少是混凝土坝。近年来，大坝的建设处于(chy)国际领先水平。但由于多种原因，坝体混凝土的开裂不能避免。1 研究(ynji)背景共二十四页二滩拱坝(n b)坝肩共二十四页二滩拱坝(n b)下游坝面裂缝共二十四页二滩拱坝右岸下游面裂缝(li fng)情况共二十四页二滩拱坝左岸下游面裂缝(li fng)情况共二十四页三峡大坝泄洪(xi hn)坝段上游面裂缝分布共二十四页三峡大坝裂缝(li fng)高程90.00m以下，23个泄洪坝

2、段的上、下游面均发现混凝土裂缝。上游面有40条竖向裂缝，裂缝最长35.10m，最大宽度(kund)1.25mm，最大缝深3.60m。下游面有38条竖向裂缝，裂缝最大宽度为1.14mm，最大深度小于4.00m 1 研究背景共二十四页混凝土坝的开裂难以避免，而现行规范只对拉应力进行控制，或限制拉应力分布和裂缝位置在一定范围之内。这就出现两个问题(wnt)：1.”容许裂缝”的概念？容许裂缝的标准？2.在有限元数值分析中，如何控制容许裂缝？渗透系数拉应变裂缝宽度1 研究(ynji)背景共二十四页主要(zhyo)参考文献：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)背景共二十四页对于(duy)水工混凝土而言2

5、 渗透系数与拉应变(yngbin) 渗流通道水力劈裂裂缝因此，容许裂缝标准 = 不发生渗流？共二十四页混凝土具有不同的宏观(hnggun)破坏形式： 受拉开裂、剪切破坏、压碎或它们的组合2 渗透系数与拉应变(yngbin) 共二十四页研究(ynji)表明，各种宏观破坏形式中的基本微观破坏形式是I型拉裂。可以通过单轴拉伸进行研究型裂纹裂尖扩展(kuzhn)区域的型微裂纹2 渗透系数与拉应变 共二十四页混凝土试件拉伸(l shn)与渗透试验试件示意图应变为1e-3时的微裂纹和裂缝(li fng)分布共二十四页推算拉伸应力(yngl)应变曲线渗透系数 应变(yngbin)曲线共二十四页对图中的离散(

6、lsn)点进行回归，并用常规的等距坐标绘出。渗透系数（裂缝(li fng)宽度）应变曲线2 渗透系数与拉应变 共二十四页 当拉伸应变t 200e-6时，混凝土渗透系数k0。 当t 200e-6之后， k开始缓慢(hunmn)，但值很小，表明微裂缝开始产生。 当t 600e-6之后， k快速。表明混凝土微裂纹逐渐扩展并开始贯通，形成初期宏观裂纹。此时，k=5.0e-7 m/s，与丰满大坝帷幕灌浆相当。 当t 1000e-6时，裂纹扩展速度重新开始变缓，k约为6e-7m/s，相当于砂岩、蚀变花岗岩的k 。 t 为1200e-6时，k 8.0e-7 m/s，相当于有裂缝黑色片岩的k，此时混凝土内出现

7、大的宏观裂缝。 以帷幕灌浆的k=5.0e-7 m/s为不渗透的标准，则相应的拉应变为t = 600e-6。2 渗透系数与拉应变(yngbin) 共二十四页有限元数值分析(fnx)弥散型模型 容许拉应力 容许拉应变3 拉应变(yngbin)与裂缝宽度 容许值？是否开裂？拉应变 裂缝宽？模型试验 肉眼可见的混凝土裂纹宽度最小为130m，可能远远超过容许裂缝宽度。不能作为裂缝出现的标准。共二十四页改良(giling)的拉伸设备3 拉应变(yngbin)与裂缝宽度 在拉伸试验过程中，通过量测获得裂缝宽度，绘出裂纹宽度与拉应变的关系曲线。共二十四页裂纹宽度(kund) 拉应变3 拉应变与裂缝(li fn

8、g)宽度 该点为用显微镜观测到的表面微裂纹混凝土单轴拉伸应力-应变曲线图出现微裂纹时的拉应变为(90140)e-6；峰值点应变则在200e-6左右，裂缝宽度约3m，微裂纹开始扩展；拉应变达到300e-6附近时微裂纹开始出现贯通，裂缝宽度约5m；拉应变为600e-6时，贯通裂缝的宽度达到10m；进入应变软化后，最终的极限应变可以达到1000e-6附近，试件出现裂纹，裂纹宽度约为31.75m。共二十四页最大孔隙水压力裂缝宽度(mm)(MPa)当裂缝宽度(kund)为10m时，根据渗流的立方定理，得裂隙水压与宽度的关系，裂隙水压接近全水头。且此时k=5.0e-7 m/s，该值相当于灌浆帷幕的渗透系数

9、。3 拉应变(yngbin)与裂缝宽度 据此，确定混凝土坝的容许裂缝宽度为10m ，远小于肉眼可见的混凝土裂纹宽度130m。相应的数值分析拉应变为600e-6。共二十四页(1) 混凝土坝的容许裂缝宽度为10m 。(2) 采用弥散型模型进行混凝土坝的有限元开裂(ki li)分析时，以拉应变600e-6作为出现有害裂缝的标准。4 结论(jiln) 共二十四页内容摘要混凝土坝容许裂缝的。4 结论。我国是世界上修建大坝最多的国家，其中不少是混凝土坝。渗透系数拉应变裂缝宽度。受拉开裂、剪切破坏、压碎或它们(t men)的组合。研究表明，各种宏观破坏形式中的基本微观破坏形式是I型拉裂。型裂纹裂尖扩展区域的型微裂纹。对图中的离散点进行回归，并用常规的等距坐标绘