GFRP后锚固混凝土板抗爆性能及损伤评估研究

1

作者 霍文龙 王枭华 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期88-97,共10页

采用数值模拟方法,借助ANSYS/LS-DYNA软件建立了GFRP后锚固混凝土板有限元数值模型,并结合已有物理试验结果验证了任意Lagrange-Euler(ALE)算法的有效性,分析比较了共节点方式、CONSTRAIN_BEAM_IN_SOLID模型和CONTACT_1D模型模拟黏结滑... 采用数值模拟方法,借助ANSYS/LS-DYNA软件建立了GFRP后锚固混凝土板有限元数值模型,并结合已有物理试验结果验证了任意Lagrange-Euler(ALE)算法的有效性,分析比较了共节点方式、CONSTRAIN_BEAM_IN_SOLID模型和CONTACT_1D模型模拟黏结滑移行为的差异,揭示了不同黏结滑移模式模拟的GFRP后锚固混凝土板的破坏机理,探讨了GFRP配筋率、板厚和TNT当量对GFRP后锚固混凝土板破坏模式的影响及混凝土板失效体积率和能耗分摊率的变化规律,并构建了GFRP后锚固混凝土板的损伤分级预测曲线。结果表明:ALE算法可以较好地模拟GFRP筋后锚固混凝土板的爆炸过程;不同黏结滑移模式模拟的GFRP后锚固混凝土板的破坏过程及破坏机理相似,但最终破坏模式不同;提高GFRP配筋率和混凝土板的厚度可以有效地降低GFRP筋的轴向力、混凝土板的失效体积率,提高混凝土板的能量分摊率及其整体抗爆承载能力;损伤分级预测曲线可用于评估TNT当量和板厚的变化对损伤的影响。 展开更多

关键词 混凝土板 GFRP筋 后锚固 抗爆性能 损伤评估

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生物附着现象对有压输水工程过流能力的影响 被引量：1

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作者 张建建 张社荣 +4 位作者 刘涵 王超 王枭华 姜佩奇 崔溦 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期23-28,共6页

针对我国输水工程中生物污损现象造成的壁面混凝土剥落、有效过水断面缩小以及水质恶化等问题,依托南水北调中线某输水建筑物,开展了不同面积占比下的室内模型试验,并采用多孔介质域数值仿真分析了以淡水壳菜为主的生物附着下的有压管... 针对我国输水工程中生物污损现象造成的壁面混凝土剥落、有效过水断面缩小以及水质恶化等问题,依托南水北调中线某输水建筑物,开展了不同面积占比下的室内模型试验,并采用多孔介质域数值仿真分析了以淡水壳菜为主的生物附着下的有压管道三维流场和淡水壳菜附着对有压输水工程过流能力的影响。结果表明:受淡水壳菜附着的影响,有压管道水流呈主流偏移现象,近壁面水流质点动量交换更加剧烈;断面糙率与附着厚度及面积占比均呈正相关关系,低密度时,影响因素主要为淡水壳菜附着数目,高密度时,附着厚度为主要因素。 展开更多

关键词 有压输水工程 淡水壳菜 糙率影响 多孔介质仿真

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考虑雨强贡献的大型水电站枢纽泄洪雾化影响规律分析

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作者 路彤 张社荣 +3 位作者 王超 王枭华 梁熙文 陈光明 《水电能源科学》 北大核心 2024年第1期153-156,148,共5页

泄洪雾化对两岸边坡的影响一直是水电枢纽长期运行安全关注的重大问题。针对西南水电站枢纽泄洪雾化影响问题,采用随机喷溅数学模型分析了雾化影响规律,并对该模型求解方法进行了改进,在综合考虑复杂地形、水舌风、自然风及水滴飞行过... 泄洪雾化对两岸边坡的影响一直是水电枢纽长期运行安全关注的重大问题。针对西南水电站枢纽泄洪雾化影响问题,采用随机喷溅数学模型分析了雾化影响规律,并对该模型求解方法进行了改进,在综合考虑复杂地形、水舌风、自然风及水滴飞行过程等因素的同时,以西南地区GS水电站为依托,对不同泄洪工况下的雾化降雨进行预测。结果表明,泄洪方式、地形及自然风在大型水电站雾雨区分布形态中起主导作用。GS水电站不同工况下雾化降雨呈现沿河谷两岸边坡竖向爬升的趋势,暴雨区沿左岸最高扩散至2236 m高程,右岸扩散至2188 m高程,最大纵向长度为815 m,暴雨中心雨强达600~1000 mm/h。研究成果为未来窄河谷、大规模水电站工程泄洪出口处的雾化影响分析提供了参考依据。 展开更多

关键词 泄洪雾化 随机喷溅 河谷地形 风场 降雨强度分布

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基于修正立方定律的岩体粗糙裂隙网络注浆过程模拟研究 被引量：19

4

作者 崔溦 王利新 +3 位作者 江志安 王超 王枭华 张社荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2250-2258,共9页

受裂隙起伏程度影响,粗糙岩体裂隙中浆液流动规律与已有成果存在明显不同。从单一裂隙中流体流动的平行板模型出发,通过修正立方定律,建立了黏性流体粗糙裂隙中的流动规律模型,其与单条裂隙注浆试验的结果具有较好的一致性;基于岩体随... 受裂隙起伏程度影响,粗糙岩体裂隙中浆液流动规律与已有成果存在明显不同。从单一裂隙中流体流动的平行板模型出发,通过修正立方定律,建立了黏性流体粗糙裂隙中的流动规律模型,其与单条裂隙注浆试验的结果具有较好的一致性;基于岩体随机裂隙网络(DFN)模型,通过改变裂隙网络特性和注浆压力,对裂隙岩体中注浆过程进行模拟和研究。研究结果表明:岩体渗透性决定注浆扩散范围,但连通性是影响流体扩散过程的重要因素,可以在局部区域对流体扩散起到影响;注浆压力的增加会改变浆液扩散速度大小,使浆液更容易扩散至离注浆点远、局部连通性差的区域,但过大的注浆压力反而容易导致裂隙张开,甚至破坏岩体。 展开更多

关键词 裂隙岩体 随机裂隙网络 黏性流体 注浆 数值模拟 流动规律

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考虑颗粒级配和形态的颗粒柱坍塌特性离散元模拟 被引量：10

5

作者 崔溦 魏杰 +2 位作者 王超 王枭华 张社荣 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2230-2239,共10页

颗粒形态和级配情况等是影响碎屑颗粒流(如滑坡、泥石流、岩崩等)运动的重要因素。基于沃洛诺伊镶嵌原理的随机生成方法创建了不同长细比不同级配的多面体颗粒,引入势粒子算法用于考虑颗粒间的接触作用,根据室内试验确定了离散元接触模... 颗粒形态和级配情况等是影响碎屑颗粒流(如滑坡、泥石流、岩崩等)运动的重要因素。基于沃洛诺伊镶嵌原理的随机生成方法创建了不同长细比不同级配的多面体颗粒,引入势粒子算法用于考虑颗粒间的接触作用,根据室内试验确定了离散元接触模型的各项参数,对考虑级配和形态的颗粒柱坍塌特性开展数值试验,研究结果表明:(1)颗粒柱的归一化堆积高度随颗粒的长细比和中值粒径d_(50)的减小而减小,归一化跑出距离则随其减小而增加。(2)堆积过程中不同工况的相对静止角α为61.49°~64.99°,且变化规律与归一化堆积高度变化一致。(3)不同工况的归一化能量耗散为27.1%~35.5%,且转动动能仅占平动动能的8.20%~9.05%。(4)归一化动能和颗粒配位数呈现负相关的关系,归一化动能达到峰值时颗粒配位数也达到最小值。(5)崩塌过程中强力链一般分布在滑动堆积体的中下部区域,形成力链传递的"拱效应"。中值粒径d_(50)和长细比增大会减少强力链的数量,接触力传递的路径少而集中,从而限制颗粒在堆积过程中的运动。 展开更多

关键词 颗粒柱 级配 长细比 势粒子 坍塌过程 离散单元法

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上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律 被引量：16

6

作者 闫军涛 姜新佩 +2 位作者 王枭华 霍恒炎 刘波 《人民长江》 北大核心 2018年第21期61-67,共7页

确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞... 确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞开挖面极限支护力进行了理论计算,并利用数值模拟方法对上述计算结果进行了验证。对复杂地质条件下盾构施工引起的开挖面变形及开挖面前方地表沉降、隆起规律进行了分析。相关成果可为复杂地质条件盾构隧洞开挖面极限支护力最值的确定及安全施工提供依据。 展开更多

关键词 极限支护力 地表变形规律 上软下硬地层 盾构隧洞

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基于三维非连续接触模型的管片错台分布规律及影响因素研究 被引量：7

7

作者 张社荣 霍恒炎 +1 位作者 王枭华 王超 《铁道标准设计》 北大核心 2018年第8期94-99,共6页

针对盾构隧道施工阶段中管片环缝错台的问题,建立围岩-管片-螺栓三维非连续接触模型,基于管片与围岩、管片接头之间的非连续性,考虑围岩与衬砌的相互作用,模拟盾壳前移、浆液硬化、围岩补强等产生的动态效应,对管片错台分布规律和影响... 针对盾构隧道施工阶段中管片环缝错台的问题,建立围岩-管片-螺栓三维非连续接触模型,基于管片与围岩、管片接头之间的非连续性,考虑围岩与衬砌的相互作用,模拟盾壳前移、浆液硬化、围岩补强等产生的动态效应,对管片错台分布规律和影响因素进行深入研究。研究结果表明,管片环整体向扁圆化发展,拱腰外扩、拱底隆起,管片环缝错台也主要位于拱腰和拱底。管片环脱离盾壳时,衬砌整体变形与管片环缝错台最大,随着浆液硬化,衬砌整体变形速率变缓,管片环缝错台缩小,最终趋于稳定,说明浆液的硬化和围岩的补强对隧道整体变形和管片环缝错台起到一定控制作用,且封顶块点位对隧道整体变形的影响较小。 展开更多

关键词 盾构隧道 管片错台 数值模拟 非连续模型 力学分析

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基于统一场景的重力坝极端动力灾害链传递混合模拟方法 被引量：2

8

作者 张社荣 张耀飞 +1 位作者 王超 王枭华 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第6期1-9,共9页

针对水电工程多灾害耦合效应连续模拟数据传递困难且缺乏全过程顺次模拟工具等问题,结合灾害链传递过程中的关键节点及参数,提出了多种数值模拟工具和物理引擎耦合的动力灾害链传递混合模拟方法。该方法采用数值模拟工具得到结构强度、... 针对水电工程多灾害耦合效应连续模拟数据传递困难且缺乏全过程顺次模拟工具等问题,结合灾害链传递过程中的关键节点及参数,提出了多种数值模拟工具和物理引擎耦合的动力灾害链传递混合模拟方法。该方法采用数值模拟工具得到结构强度、变形等物理场及破坏模式,通过二次开发将物理场变量及结构破坏模式映射进入物理引擎,基于计算流体力学方法和物理引擎模拟方法顺次混合模拟结构损毁后的块体运动、库水下泄和洪水演进过程,从而实现极端动力灾害链传递的全过程模拟。某重力坝枢纽极端爆炸毁伤事故动力灾害链传递验证结果表明,该方法克服了单一数值模拟工具的局限性,实现了从原生灾害的结构响应到次生灾害演进全过程的集成一体化仿真预演,在计算精度和效率方面均达到工程应用尺度上较为理想的效果。 展开更多

关键词 动力灾害链 重力坝 物理引擎 数值模拟 混合模拟方法

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基于DeepLabV3+的骨料图像自动分割算法 被引量：3

9

作者 张社荣 欧阳乐颖 +1 位作者 王超 王枭华 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2022年第6期28-32,97,共6页

为实现水利工程施工中骨料粒径大小的快速准确查验,提出了一种基于DeepLabV3+的骨料图像自动分割算法,收集了150张不同条件下的骨料图片,在原始DeepLabV3+网络的基础上通过对比试验进行网络优化,并利用优化后的网络训练骨料图像自动分... 为实现水利工程施工中骨料粒径大小的快速准确查验,提出了一种基于DeepLabV3+的骨料图像自动分割算法,收集了150张不同条件下的骨料图片,在原始DeepLabV3+网络的基础上通过对比试验进行网络优化,并利用优化后的网络训练骨料图像自动分割模型。优化后的DeepLabV3+网络以MobileNetV2为骨干网络、以Swish+BN函数为激活函数,并进行权重优化。试验结果表明,训练得到的骨料图像自动分割模型的骨料交并比为0.8615,比原始网络训练模型高0.0118,比U-Net、FCN训练模型分别高0.0646和0.0886,基于DeepLabV3+的骨料图像自动分割模型能基本满足精度要求。 展开更多

关键词 骨料粒径 图像分割 深度学习 语义分割 DeepLabV3+

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基于改进YOLOv3的水电施工区安全佩戴检测方法 被引量：3

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作者 刘增辉 和孙文 +2 位作者 张社荣 王超 王枭华 《水力发电》 CAS 2022年第7期68-74,共7页

水电工程施工场区安全风险因素众多,在人员行为安全方面,其施工佩戴和操作不规范造成了较多的安全事故,现行的基于监控图像的检测算法在实际应用场景中仍然有所欠缺,检测速度和精度的矛盾性、鲁棒性低、实时性差、小目标识别丢失、重叠... 水电工程施工场区安全风险因素众多,在人员行为安全方面,其施工佩戴和操作不规范造成了较多的安全事故,现行的基于监控图像的检测算法在实际应用场景中仍然有所欠缺,检测速度和精度的矛盾性、鲁棒性低、实时性差、小目标识别丢失、重叠遮挡密集干扰漏检等问题仍然凸显,这些问题严重阻碍了施工场区安全管控水平的提升。针对上述难题提出了改进YOLOv3的多目标安全检测识别方法,引入空间金字塔池化结构,对Darknet-53网络结构进行调整优化,获取检测速度的提升;增加特征层以保留更多的小目标特征信息;采用GIOU改进损失函数,优化聚类方法提升了场区工人、佩戴安全帽情况、防疫口罩佩戴情况、着火险情的识别精度。经过实践应用分析验证,改进的YOLOv3-SG网络较原有网络检测效果有了较大提升,自建数据集平均精度mAP从75.6%到88.5%,多次检测速度平均值达到了40.1FPS,实现了满足水电工程施工场区智能识别场景下的人员安全佩戴和险情管控目标。 展开更多

关键词 水电工程 施工区安全检测 YOLOv3 空间金字塔 目标检测

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基于细观模拟的碾压混凝土尺寸效应律研究 被引量：6

11

作者 魏培勇 张社荣 +2 位作者 王超 王枭华 和孙文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期250-257,267,共9页

关于混凝土类材料准静态尺寸效应研究已经相对完善,然而受试验设备及条件限制较高应变率下混凝土材料的尺寸效应行为仍需进一步研究。同时作为组分特殊的一种混凝土材料,碾压混凝土动态尺寸效应研究对碾压混凝土坝抗冲击防护研究具有重... 关于混凝土类材料准静态尺寸效应研究已经相对完善,然而受试验设备及条件限制较高应变率下混凝土材料的尺寸效应行为仍需进一步研究。同时作为组分特殊的一种混凝土材料,碾压混凝土动态尺寸效应研究对碾压混凝土坝抗冲击防护研究具有重要意义。将混凝土视为粗骨料、砂浆基质、界面过渡层组成的三相复合材料,建立了不同尺寸碾压混凝土圆柱形试件,对不同应变率下碾压混凝土压缩特性进行了模拟与分析。研究结果表明:与常态混凝土类似,动态荷载(ε^(·)>30 s^(-1))下碾压混凝土尺寸效应行为与静态荷载下相反,即动态抗压强度随试件尺寸增长而增强;动态尺寸效应与应变率呈现相关性,应变率越高,动态尺寸效应越显著,这与碾压混凝土SHPB(the split Hopkinson pressure bar)试验结果相验证;当应变率ε^(·)=1~30 s^(-1)时,尺寸效应并不显著,不同尺寸试件的抗压强度相差不大;准静态荷载ε^(·)=1×10^(-5) s^(-1)下,碾压混凝土抗压强度随尺寸增加而降低。最后,基于Bazant尺寸效应对碾压混凝土尺寸效应律进行了量化分析。 展开更多

关键词 碾压混凝土(RCC) 尺寸效应 细观数值模拟 抗压强度

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碾压混凝土真实应变率效应试验 被引量：1

12

作者 魏培勇 张社荣 +1 位作者 王枭华 王超 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期83-91,共9页

为深入研究碾压混凝土动态力学特性,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对3种不同直径圆柱试样进行了冲击压缩试验。试验结果表明:碾压混凝土材料具有显著的应变率效应和尺寸效应;混凝土类材料的动态抗压强度增强是材料自身特性、惯性效... 为深入研究碾压混凝土动态力学特性,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对3种不同直径圆柱试样进行了冲击压缩试验。试验结果表明:碾压混凝土材料具有显著的应变率效应和尺寸效应;混凝土类材料的动态抗压强度增强是材料自身特性、惯性效应和端面摩擦效应三者作用的结果,确定碾压混凝土的真实应变率效应对碾压混凝土结构冲击荷载下动态响应预测具有重要意义。基于真实应变率效应、横向惯性效应和端面摩擦效应互不相关的假定,对惯性和端面摩擦约束引起的抗压强度增量进行了定量评估,并将其从试验结果中移除以获得碾压混凝土的真实动态增强因子;最后,对修正的动态增强因子数据进行回归分析,得到了合理的碾压混凝土真实应变率效应经验模型。 展开更多

关键词 碾压混凝土 真实应变率效应 SHPB试验 惯性效应 端部摩擦效应

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工程场区施工人员靠近风险区实时预警方法 被引量：3

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作者 姜佩奇 梁斌杰 +3 位作者 刘辉 张社荣 王枭华 王超 《水利规划与设计》 2023年第12期123-129,共7页

针对水利工程建设中施工人员靠近危险区域的风险问题,文章利用计算机视觉和深度学习,提出了靠近风险区域的危险行为预警方法。首先利用改进的YOLOv5+DeepSORT多目标追踪算法实现施工人员的追踪和轨迹收集;然后利用Social-STGCNN算法构... 针对水利工程建设中施工人员靠近危险区域的风险问题,文章利用计算机视觉和深度学习,提出了靠近风险区域的危险行为预警方法。首先利用改进的YOLOv5+DeepSORT多目标追踪算法实现施工人员的追踪和轨迹收集;然后利用Social-STGCNN算法构建轨迹预测模型;最后,基于AI电子围栏,实现靠近危险区域的实时预警。工程实例表明,该方法能够预测和避免施工人员进入风险区,有助于构建早期施工安全预警机制,完善水利安全生产风险管控理论。 展开更多

关键词 计算机视觉 深度学习 靠近风险区域 轨迹预测 实时预警机制

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