大体积混凝土温度裂缝演化机理及连续-离散耦合分析研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51579192
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    刘杏红
  • 依托单位：
    武汉大学
  • 学科分类：
    E0906.水工结构
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Controlling of the temperature-induced crack in mass concrete is one of the main concerns in the design and construction of concrete dams. With the construction of 300m high concrete dam in recent years, temperature crack of mass concrete is increasingly prominent. There are few mature theoretical results on the mesoscale concrete cracking mechanism, propagation process simulation and experiment method of temperature cracks so far. Based on precise simulation of water cooling temperature field of mass concrete, temperature gradient near cooling pipes, characteristics of concrete material and age effects of mechanical parameter’s evolution are intensively considered. This research project develops a FEM/DEM coupling numerical model to study macro and meso-scale damage and cracking of concrete. The model can simulate the process of macroscopic temperature cracks occurring and propagation efficiently, and the simulation results are verified by laboratory test. Findings in this research could provide basic technical support for temperature design and control of high concrete dam.
随着近年来国内多个300m级高拱坝的建设，大体积混凝土温度裂缝问题日益突出，尤其是小湾高拱坝内部贯穿裂缝使得大体积混凝土温度裂缝控制问题又成了学界关注和讨论的焦点。但是大体积混凝土温度裂缝的细观开裂机理、扩展过程模拟方法及试验测定，至今国内外还没有成熟的研究成果。本项目拟在大体积混凝土水管冷却温度场精细计算的基础之上，考虑水管附近剧烈变化的温度梯度，结合混凝土材料特性及力学参数演变的龄期效应，采用连续-离散耦合分析方法模拟混凝土的宏细观损伤开裂过程；从而高效动态模拟宏观温度裂缝的发生、扩展全过程，并结合室内试验，探讨基于宏细观力学的大体积混凝土开裂机理以及抗裂安全评价方法。研究成果可为高混凝土坝的温控设计提供技术支撑。

结项摘要

随着近年来国内多个300m级高拱坝的建设，大体积混凝土温度裂缝问题日益突出。但是大体积混凝土温度裂缝的细观开裂机理、扩展过程模拟方法及试验测定，至今国内外仍无成熟的研究成果。本课题采用混凝土性能演变理论和基于断裂力学的连续-离散耦合分析方法，结合室内试验，模拟混凝土的宏细观损伤开裂过程，从而实现对大体积混凝土温度裂缝开裂机理研究以及抗裂安全评价。. 考虑大体积混凝土材料特性及力学参数演变的龄期效应，提出一种修正的水化度模型，并将其在有限元分析方法中实现，对比室内实验结果以及原水化模型，修正的水化模型计算结果精度相对较高。将修正的水化度模型引入大体积混凝土结构的温度及温度应力计算中，结合大岗山水电站工程案例，与常规的大体积混凝土温控计算对比。结果表明，两种温控结果表现出一定差异，尤其在大体积混凝土结构裂缝易于发生的早龄期：新浇筑的混凝土块温度分布表现出较大不同。. 结合混凝土细观力学随机骨料模型，将混凝土性能演变模型引入到损伤特性研究中，通过定义损伤因子实现了早龄期大体积混凝土损伤开裂过程的数值模拟。采用断裂力学理论提出复合破坏模式下的率相关内聚力模型二维和三维形式，建立基于连续-离散耦合分析方法的细观数值模型。通过模拟霍普金斯杆层裂实验，验证了所提出的率相关的混凝土细观数值模型准确性和有效。并通过研究砂浆和界面过渡区微裂纹的时空分布，揭示了高应变率下混凝土细观裂纹的演化过程。结合一系列的细观数值实验，发现了界面过渡区的力学性质、骨料体积分数和孔隙率等细观结构都不同程度地控制着裂纹的空间分布和几何形状，而应变率控制着裂纹的密度、分布范围和连通程度。. 研究成果可为大体积混凝土温控防裂这一关键技术难题提供基础性的技术储备。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
观音岩大坝碾压混凝土2种设计龄期的温控特性比较
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    中国农村水利水电
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    漆天奇;周伟;常晓林;马刚;冯楚桥
  • 通讯作者：
    冯楚桥
A macro-meso chemo-physical analysis of early-age concrete based on a fixed hydration model
基于固定水化模型的早龄混凝土宏观细观化学物理分析
  • DOI：
    10.1680/jmacr.15.00321
  • 发表时间：
    2016-10-01
  • 期刊：
    MAGAZINE OF CONCRETE RESEARCH
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Zhou, Wei;Feng, Chuqiao;Zhang, Chao
  • 通讯作者：
    Zhang, Chao
基于性能演变理论的混凝土细观损伤特性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    胡倩筠;常晓林;冯楚桥;周伟;马刚
  • 通讯作者：
    马刚
冷却水管损坏对高拱坝后期温度应力的影响机制
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    武汉大学学报: 工学版
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郭华伟;周伟;张超;常晓林;王毅
  • 通讯作者：
    王毅
A hygro-thermo-chemical analysis of concrete at an early age and beyond under dry-wet conditions based on a fixed model
基于固定模型的干湿条件下混凝土早期及以后的湿热化学分析
  • DOI：
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.08.014
  • 发表时间：
    2017-12
  • 期刊：
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Wei Zhou;Tianqi Qi;Xinghong Liu;Chuqiao Feng;Shuhan Yang
  • 通讯作者：
    Shuhan Yang

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其他文献

基于复合屈服准则的混凝土塑性损伤模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    四川大学学报(工程科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    常晓林;马刚;刘杏红;CHANG Xiao-lin1,2,MA Gang1,2,LIU Xing-hong2,3(1.St;2.Key Lab.of Ministry of Education for Rock Mechan;3.School of Civil;Architectural Eng.,Wuhan Uni
  • 通讯作者：
    Architectural Eng.,Wuhan Uni
大体积混凝土水管冷却热流耦合算法与等效算法对比分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    武汉大学学报(工学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    段寅;向正林;常晓林;刘杏红;DUAN Yin1,XIANG Zhenglin2,CHANG Xiaolin1,LIU Xingh;2.China Southern Power Grid Peaking FM Power Compa
  • 通讯作者：
    2.China Southern Power Grid Peaking FM Power Compa
基于多场耦合模型的混凝土冻融三维细观研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄康桥;赵程;周伟;刘杏红;马刚
  • 通讯作者：
    马刚
基于热-流耦合精细算法的大体积混凝土水管冷却数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    工程力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘杏红;马刚;常晓林;周伟;LIU Xing-hong1,2,MA Gang1,3,CHANG Xiao-lin1,3,ZHUO;2.School of Civil;Architectural Engineering,Wu;3.State Key Laboratory of Water Resources;Hydr
  • 通讯作者：
    Hydr
考虑淤沙影响的高拱坝水库水温数值分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    水利学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘杏红;韩云童;常晓林;周伟
  • 通讯作者：
    周伟

其他文献

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刘杏红的其他基金

基于三维数字重构与孪生的大体积混凝土耐久性演化研究
  • 批准号：
    52378260
  • 批准年份：
    2023
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多场耦合作用下的混凝土微观尺度裂纹扩展机制研究
  • 批准号：
    51879206
  • 批准年份：
    2018
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  • 项目类别：
    面上项目
基于扩展无网格方法的大体积混凝土温度裂缝演化机理研究
  • 批准号：
    50909078
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    2009
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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相似海外基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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