大直径钻孔卸压机理室内及数值试验研究 被引量：78

1

作者 贾传洋 蒋宇静 +3 位作者 张学朋 王冬 栾恒杰 王长盛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1115-1122,共8页

钻孔卸压能够有效降低巷道上方及其周围岩体弹性能量的积聚,降低区域冲击危险性。因此,对大直径钻孔卸压机理及其合理参数的深入研究具有工程应用价值。通过室内试验研究孔径、孔间距及孔深等参数对试样强度的影响,以及分析不同参数影... 钻孔卸压能够有效降低巷道上方及其周围岩体弹性能量的积聚,降低区域冲击危险性。因此,对大直径钻孔卸压机理及其合理参数的深入研究具有工程应用价值。通过室内试验研究孔径、孔间距及孔深等参数对试样强度的影响,以及分析不同参数影响下试样破坏形态;同时借助颗粒流PFC研究不同参数条件下试样裂纹扩展形态及裂纹数量。研究表明:裂纹扩展贯通导致的应力释放是钻孔产生卸压作用的根本原因,且孔径、孔深越大,钻孔周围裂纹数量越多,主控裂纹纹路越清晰,钻孔卸压效果越好;同样随着孔间距越小,试样破坏形态由独立型破坏转变为贯通型破坏,试样破坏强度明显降低,卸压效果明显。 展开更多

关键词 大直径钻孔 卸压机理 室内试验 数值试验

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富水破碎岩体注浆加固材料试验研究与应用 被引量：30

2

作者 李召峰 李术才 +6 位作者 刘人太 蒋宇静 张庆松 杨磊 沙飞 陈泊涵 王宏亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1937-1946,共10页

针对富水破碎地层注浆治理过程中传统水泥类材料难以实现注浆加固和堵水同步进行的难题,以硫铝酸盐水泥熟料和钢渣微粉为主要原材,成功制备了一种水泥基复合注浆材料(CGM)。通过与传统水泥材料进行性能对比试验,采用扫描电镜和X射线测... 针对富水破碎地层注浆治理过程中传统水泥类材料难以实现注浆加固和堵水同步进行的难题,以硫铝酸盐水泥熟料和钢渣微粉为主要原材,成功制备了一种水泥基复合注浆材料(CGM)。通过与传统水泥材料进行性能对比试验,采用扫描电镜和X射线测试手段,分析了CGM材料制备工艺、组分含量和浆液制备条件对材料性能的作用规律,并检验了CGM材料的工程适用性。结果表明:CGM材料宜采用混合粉磨制备工艺,可显著提高其水化活性,且粉磨时间应不超过45 min。钢渣微粉含量越高,水灰比越大,结石体强度越低,凝结时间越长,水灰比超过1.2:1时,结石体后期会出现干缩。与传统水泥材料相比,CGM材料浆液凝结时间与黏度的环境敏感度低,具有显著的工程适用性和性能优越性。 展开更多

关键词 硫铝酸盐水泥熟料 钢渣微粉 注浆材料 性能试验 工程应用

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基于颗粒离散元法的岩石节理面剪切破坏细观机理 被引量：24

3

作者 王刚 张学朋 +3 位作者 蒋宇静 李博 吴学震 黄娜 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1442-1453,共12页

基于颗粒流理论,以含不同粗糙度系数的岩石节理面为研究对象,利用PFC2D程序在恒定法向荷载(CNL)和恒定法向刚度(CNS)边界条件下进行直接剪切试验模拟,分别从宏观和细观角度探讨节理在不同边界条件下剪切过程中的力学演化规律和破坏机制... 基于颗粒流理论,以含不同粗糙度系数的岩石节理面为研究对象,利用PFC2D程序在恒定法向荷载(CNL)和恒定法向刚度(CNS)边界条件下进行直接剪切试验模拟,分别从宏观和细观角度探讨节理在不同边界条件下剪切过程中的力学演化规律和破坏机制。模拟值与JRC-JCS模型的预测值具有良好的一致性。研究结果表明:岩石节理面的抗剪强度及其对应的剪切位移以及残余强度随法向应力的增加而增大。CNL边界条件下的抗剪强度和残余强度比CNS边界条件的低,而法向位移比CNS边界条件的高;在整个剪切过程中,粒间接触力的分布和残余阶段最大接触力的变化趋势在2种边界条件下存在不同。节理面凸起位置容易发生接触压力集中现象,细观裂纹也主要聚集在凸起的位置且张拉裂纹占绝对优势。不论在CNL边界条件下还是在CNS边界条件下,试件在剪切过程中主要经历弹性阶段、稳定破裂传播阶段、非稳定破裂传播阶段以及残余阶段的稳定破裂传播阶段。 展开更多

关键词 岩石节理 粗糙度 直剪试验 颗粒流理论 恒定法向刚度

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基于颗粒离散元模型的不同加载速率下花岗岩数值试验研究 被引量：41

4

作者 张学朋 蒋宇静 +3 位作者 王刚 王建昌 吴学震 张永政 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2679-2686,共8页

不同加载速率条件下岩石的力学特性,对于其动载下破裂内在机制的研究具有积极的意义。基于颗粒流理论,通过黏结颗粒模型（bonded particle model,简称BPM）虚拟实现不同加载速率0.001~0.500 m/s下花岗岩单轴压缩和巴西劈裂试验,定量分... 不同加载速率条件下岩石的力学特性,对于其动载下破裂内在机制的研究具有积极的意义。基于颗粒流理论,通过黏结颗粒模型（bonded particle model,简称BPM）虚拟实现不同加载速率0.001~0.500 m/s下花岗岩单轴压缩和巴西劈裂试验,定量分析加载速率对应力-应变、破裂形态、应变能率及声发射的影响。结果表明：单轴抗压强度和抗拉强度及其对应峰值应变随加载速率增加而非线性增长;单轴压缩作用下,随加载速率增加,试样由单一斜截面破坏向多斜截面破坏转变,且主控裂隙带宽度急剧增大,由裂纹数量及水平向高应变率区域变化规律可明显看出,试样破坏程度随着加载速率增加而逐渐加剧;巴西劈裂作用下试样从一条主控裂隙向多条主控裂隙转变,且裂纹向圆盘试样两侧边缘部分延伸,破坏程度加剧;单轴压缩和巴西劈裂作用下,声发射事件及应变能率均随加载速率增加而呈现出非线性增长趋势。 展开更多

关键词 颗粒流理论 岩石 加载速率 失效机制 声发射

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新型数控岩石节理剪切渗流试验台的设计与应用 被引量：17

5

作者 王刚 蒋宇静 +1 位作者 王渭明 李廷春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期3200-3208,共9页

岩石节理的应力渗流耦合性质对工程结构稳定性的影响普遍存在于各种岩体工程中,而进行岩石节理的室内剪切-渗流耦合试验,是一种有效的研究手段。采用新型数控岩体节理剪切渗流耦合试验台,应用全数字伺服控制系统,实现了对试验进程的平... 岩石节理的应力渗流耦合性质对工程结构稳定性的影响普遍存在于各种岩体工程中,而进行岩石节理的室内剪切-渗流耦合试验,是一种有效的研究手段。采用新型数控岩体节理剪切渗流耦合试验台,应用全数字伺服控制系统,实现了对试验进程的平稳控制以及试验数据的多路同步实时采集和处理;通过剪切盒的精细设计,提高了剪切盒可承受的渗透压力值,并保证试验过程密封性能良好的同时实现了柔性边界条件。在恒定渗透压力作用下,分别进行了不同边界条件下的剪切渗流耦合试验,试验结果验证了该试验装置的可靠性和实用性,将能为岩体工程的合理设计提供有效数据依据。该试验台可以应用于地下核废料储存、水利水电地下洞室、水下隧道、采矿等工程有关问题的研究中。 展开更多

关键词 岩石节理 剪切盒 高渗透压力 恒定法向刚度 全数字伺服控制

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中国钢拱桥发展现状调查与分析 被引量：50

6

作者 陈宝春 陈康明 赵秋 《中外公路》 北大核心 2011年第2期121-127,共7页

该文简要回顾了中国钢拱桥的发展历程,收集了大量中国已建和在建的钢拱桥的基本资料,对其数量、跨径、结构形式、主拱构造、施工方法等方面进行分析与总结,并将其与混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥进行对比。分析结果表明:2000年以来中国钢... 该文简要回顾了中国钢拱桥的发展历程,收集了大量中国已建和在建的钢拱桥的基本资料,对其数量、跨径、结构形式、主拱构造、施工方法等方面进行分析与总结,并将其与混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥进行对比。分析结果表明:2000年以来中国钢拱桥发展很快,数量迅速增加,且以大跨径为主。从总体数量来看,跨径在200 m以下的建得最多,但与钢管混凝土拱桥和钢筋混凝土拱桥相比,跨径350 m以上有较强的竞争力。结构方面基本上为无铰拱,中下承式达80%以上。矢跨比以1/4～1/5最多,拱肋以箱形为主,桁肋为辅,桁肋的杆件也以箱形截面为主,没有型钢或钢管杆件。施工方法以悬臂和支架法为主,也发展了其他的施工方法。 展开更多

关键词 钢拱桥 现状 调查 分析 结构 跨径 施工 中国

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富水破碎岩体注浆加固模拟试验及应用研究 被引量：18

7

作者 李召峰 李术才 +7 位作者 张庆松 蒋宇静 刘人太 杨磊 白继文 沙飞 陈泊涵 吴学震 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2246-2253,共8页

设计了一套适用于富水破碎岩体的注浆加固模拟试验装置。选用PO42.5水泥、SAC42.5水泥和自主研发材料对富水破碎灰岩体进行了注浆加固试验。在分析加固结石体的单轴压缩试验结果的基础上,研究了注浆压力、注浆材料和破碎岩体间泥质充填... 设计了一套适用于富水破碎岩体的注浆加固模拟试验装置。选用PO42.5水泥、SAC42.5水泥和自主研发材料对富水破碎灰岩体进行了注浆加固试验。在分析加固结石体的单轴压缩试验结果的基础上,研究了注浆压力、注浆材料和破碎岩体间泥质充填物对注浆加固效果的影响和作用规律。采用极差分析法确定了影响注浆加固效果的主控因素及各因素间相互作用关系。验证了自主研发材料用于富水破碎岩体注浆加固治理的效果显著优于传统水泥材料。将上述试验结论成功用于指导工程实践,取得了良好的注浆治理效果。 展开更多

关键词 富水破碎岩体 注浆加固 模拟试验 抗压强度

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交叉裂隙水力学开度的计算及非线性水力特性研究 被引量：10

8

作者 刘日成 蒋宇静 +2 位作者 李树忱 李博 王肖珊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1581-1590,共10页

基于人工交叉裂隙模型,通过室内透水试验,得到了不同进口与出口组合时的流量和压力变化的关系曲线。同时结合串联裂隙水力学开度的计算公式,利用最小二乘法求解超静定方程组,计算交叉裂隙中每个裂隙单元的水力学开度。通过拓扑得到裂隙... 基于人工交叉裂隙模型,通过室内透水试验,得到了不同进口与出口组合时的流量和压力变化的关系曲线。同时结合串联裂隙水力学开度的计算公式,利用最小二乘法求解超静定方程组,计算交叉裂隙中每个裂隙单元的水力学开度。通过拓扑得到裂隙交叉点的几何尺寸,并求解Navier-Stokes方程,研究裂隙交叉对其水力特性的影响。结果表明,通过室内试验和串联裂隙水力学开度计算公式相结合的方法,可以准确计算每个裂隙单元的水力学开度。当雷诺数Re较小时,交叉点内部的流体成稳态层流流动;当雷诺数较大(比如Re≥100)时,可以观测到明显的漩涡,说明流体的惯性力远大于黏性力,经典的立方定律不再适用。对于1个进口2个出口的情况,出口的流量分配比率与雷诺数成二次函数关系,随着雷诺数的增大,流量分配比率的非线性越来越明显,其最大分配比率变化超过15%。出口的水力学开度e与初始水力学开度(即力学开度E0)的比值e/E0和雷诺数Re也具有二次函数关系。当Re<1时,e=E0呈线性关系;当1<Re<10时,e/E0具有较弱的非线性;当雷诺数Re>10时,e/E0呈现出较强的非线性;利用该关系式可以得到修正的立方定律,从而进一步求解交叉裂隙的水力特性问题。 展开更多

关键词 交叉裂隙 水力特性 NAVIER-STOKES方程 水力开度 力学开度

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基于模态参量变化的边坡动态稳定分析新方法 被引量：7

9

作者 杜岩 谢谟文 +3 位作者 吕夫侠 王增福 王桂杰 刘秋强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1334-1339,共6页

边坡稳定问题一直是岩土工程领域研究的重要课题,但对于基于模态参量变化的动态稳定分析研究不多。因此,研究将坡体重点区域的黏聚力作为动态参量,实现边坡体动态稳定分析评价。基于GIS三维滑坡分析模块,结合实时固有振动频率对黏聚力... 边坡稳定问题一直是岩土工程领域研究的重要课题,但对于基于模态参量变化的动态稳定分析研究不多。因此,研究将坡体重点区域的黏聚力作为动态参量,实现边坡体动态稳定分析评价。基于GIS三维滑坡分析模块,结合实时固有振动频率对黏聚力参量进行调整,实现坡体更加客观的强度折减。固有振动频率与滑坡黏聚力关系的构建,可以有效解决数值分析中参数选取和调节的困难。通过试验和实际边坡的应用,基于模态参量变化的动态数值分析,避开了极限平衡法主观缺点,模拟结果更加符合客观实际。同时,分析结果更加客观、合理,在充分考虑边坡的空间特性的同时,也能客观评价强度折减情况,为边坡稳定性分析提供一个客观有效的新方法。 展开更多

关键词 边坡稳定 动态分析 固有振动频率 安全系数

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一种新型粗糙节理面随机强度模型及其应用 被引量：3

10

作者 王刚 黄娜 +3 位作者 蒋宇静 李博 吴学震 张学朋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期497-503,共7页

天然岩体在长期地质作用下会生成各种节理裂隙等不连续面,而地下工程结构的稳定性一般取决于这些不连续面的强度。在众多因素中,表面形态对岩石节理面剪切强度具有决定性影响。为了系统研究岩石节理面剪切强度的确定方法,把岩石节理面... 天然岩体在长期地质作用下会生成各种节理裂隙等不连续面,而地下工程结构的稳定性一般取决于这些不连续面的强度。在众多因素中,表面形态对岩石节理面剪切强度具有决定性影响。为了系统研究岩石节理面剪切强度的确定方法,把岩石节理面概化为一系列高度不同的微长方体凸起组成的粗糙表面结构,且微长方体凸起有剪胀破坏和非剪胀破坏两种模式。综合微长方体凸起破坏规律,应用概率密度函数描述节理面表面起伏分布的影响,建立了粗糙节理面随机强度模型,推导了节理面剪切强度理论公式,提出了节理面强度的随机评价方法。基于随机强度模型和评价方法编制Matlab计算程序计算自然粗糙节理面的剪切强度,并将计算结果与试验结果进行比较分析。研究表明:粗糙节理面随机强度模型综合了粗糙节理面表面形态和法向应力对节理剪切强度的影响机制,理论计算值与试验数据吻合良好,可以较好的评价粗糙节理的峰值剪切强度和残余剪切强度。该随机模型可作为进一步深入研究的重要基础,分析结构面的连续剪切过程,建立更完善的节理面强度模型。 展开更多

关键词 岩石节理 剪切强度 长方体凸起 随机模型 概率密度函数

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基于逆Broyden秩1拟牛顿迭代法的岩体裂隙网络渗流特性研究 被引量：4

11

作者 刘日成 蒋宇静 +3 位作者 李博 王肖珊 徐帮树 蔚立元 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期219-228,共10页

岩体裂隙粗糙度和流体惯性效应是影响岩体裂隙网络等效渗透性的重要因素。首先回顾了单裂隙中裂隙粗糙度和流体惯性效应对其过流能力的影响;然后基于逆Broyden秩1拟牛顿迭代法求解控制裂隙内流体流动的非线性方程组,研究岩体裂隙粗糙度... 岩体裂隙粗糙度和流体惯性效应是影响岩体裂隙网络等效渗透性的重要因素。首先回顾了单裂隙中裂隙粗糙度和流体惯性效应对其过流能力的影响;然后基于逆Broyden秩1拟牛顿迭代法求解控制裂隙内流体流动的非线性方程组,研究岩体裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络（DFN）等效渗透性的影响;最后,基于两种不同边界条件,对离散裂隙网络模型内流体的流动特性进行了探讨。结果表明,当水力梯度较小（〈0.5）时,裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络渗透性的影响很小;当水力梯度较大（〉0.5）时,裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络渗透性的影响随水力梯度的变化而显著变化;在两种边界条件下,当水力梯度在0.1～10.0之间时,裂隙粗糙度和流体惯性效应对离散裂隙网络过流能力的最大影响分别为18.1%和27.5%。所以,当水力梯度较大时,需要在离散裂隙网络模型的渗流计算中考虑裂隙粗糙度和流体惯性效应的影响。 展开更多

关键词 逆Broyden秩1拟牛顿迭代法 离散裂隙网络 裂隙粗糙度 流体惯性效应 等效渗透系数 非线性渗流

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岩质边坡锚固技术的研究现状与展望 被引量：2

12

作者 吴尚杰 高晓鸣 蒋宇静 《路基工程》 2014年第4期1-6,共6页

锚固技术是各类岩土工程、特别是高等级公路、铁路边坡加固工程中应用最为广泛的一类加固措施。锚固体系的力学机理、锚固作用下的边坡稳定性、锚固体系与边坡稳定性的长期性能演化等方面的课题,一直是国内外工程界与学术界的研究热点... 锚固技术是各类岩土工程、特别是高等级公路、铁路边坡加固工程中应用最为广泛的一类加固措施。锚固体系的力学机理、锚固作用下的边坡稳定性、锚固体系与边坡稳定性的长期性能演化等方面的课题,一直是国内外工程界与学术界的研究热点。按研究手段不同,从力学机理理论研究、数值模拟研究、现场试验与监测研究、室内模型试验研究等四个方面,综述了岩质边坡锚固技术的国内外研究现状,同时也对其今后的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 岩质边坡 锚固技术 研究现状 展望

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单双向流下浪流轮机空心翼径向屈曲失效分析

13

作者 王世明 葛玲 +1 位作者 曹宇 贾巧娇 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期596-600,共5页

以垂直卧式浪流轮机的空心翼(WTHB)为主要研究对象,采用动量理论、屈曲失效理论及三维数值模拟相结合的方法,考虑了WTHB在非单一浪流过程中产生的径向压缩应力,分析了浪流单双向作用力、水动力攻角和轮翼双支持点分布对空心翼屈曲失效... 以垂直卧式浪流轮机的空心翼(WTHB)为主要研究对象,采用动量理论、屈曲失效理论及三维数值模拟相结合的方法,考虑了WTHB在非单一浪流过程中产生的径向压缩应力,分析了浪流单双向作用力、水动力攻角和轮翼双支持点分布对空心翼屈曲失效的影响。结果表明,双向浪流作用下的空心翼稳定性明显优于传统单向浪流作用下空心翼,最优获能水动力攻角40°相较于20°的相对径向屈曲变形量最值较大,空心翼双支持点分布对整体极限型屈曲有较大影响。 展开更多

关键词 浪流轮机 数值模拟 稳定性 屈曲失效 水动力攻角

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基于Micro-CT技术的煤岩裂隙精细表征 被引量：4

14

作者 王长盛 翟培城 +4 位作者 王林森 王春光 张学朋 吴学震 蒋宇静 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第4期137-142,55,共7页

为了表征完整煤样裂隙开度及空间展布,采用高精度Micro-CT扫描技术分析新巨龙煤矿的样品的裂隙结构。根据CT图像中裂隙周边CT数分布规律及三维可视化技术,对煤岩裂隙开度、分布和空间配置等参数进行精细表征。研究结果表明:运用高斯函... 为了表征完整煤样裂隙开度及空间展布,采用高精度Micro-CT扫描技术分析新巨龙煤矿的样品的裂隙结构。根据CT图像中裂隙周边CT数分布规律及三维可视化技术,对煤岩裂隙开度、分布和空间配置等参数进行精细表征。研究结果表明:运用高斯函数可以克服裂隙两侧CT数由于非均质造成波动,较为准确拟合裂隙CT数曲线的衰减规律;利用高斯函数的峰度(PH)与曲线面积(MA)对裂隙分布形态进行测量,当裂隙开度较小时(<0.24 mm),利用PH法测量有较高的准确性;当裂隙开度较大时(>0.24 mm),MA法测量有较高的准确度;通过煤岩三维重建的裂隙3D可视化模型,可清晰识别煤中裂隙空间分布形态。根据三维裂隙区域中197个特征位置CT数分布的误差分析表明,采用参数PH法测量的平均误差为14.3%,而采用MA法测量的平均误差为17.1%,说明PH法具有较高的准确度。 展开更多

关键词 煤层气 煤岩裂隙 裂隙开度 计算机断层扫描

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基于扩展离散元法的钢筋混凝土梁裂缝分析方法 被引量：2

15

作者 高阳 郑新雨 +2 位作者 陈一铂 蒋宇静 孙浩凯 《世界桥梁》 北大核心 2020年第3期69-73,共5页

针对传统数值模拟方法难以准确模拟钢筋混凝土(RC)梁开裂的问题,提出一种改进的扩展离散元法(EDEM)。该方法引入拉伸-剪切破坏准则,建立六边形块体模型,块体接触处存在潜在裂缝,根据EDEM计算流程,将满足破坏准则的潜在裂缝转化真实裂缝... 针对传统数值模拟方法难以准确模拟钢筋混凝土(RC)梁开裂的问题,提出一种改进的扩展离散元法(EDEM)。该方法引入拉伸-剪切破坏准则,建立六边形块体模型,块体接触处存在潜在裂缝,根据EDEM计算流程,将满足破坏准则的潜在裂缝转化真实裂缝,实现裂缝的模拟。采用该方法建立二维RC梁模型,开展RC梁四点弯曲试验,结合理论计算,对其开裂模式、跨中位移及固有频率变化规律进行对比。结果表明:随着荷载增大,RC梁底部产生裂缝,当裂缝穿过梁宽度方向3/4时,向加载点方向延伸;基于RC梁跨中位移变化和固有频率连续下降的特征,可确定裂缝扩展和纵向受拉钢筋屈服导致的结构刚度降低过程;EDEM数值模拟结果与理论、试验结果基本吻合,该方法可有效模拟RC梁开裂和扩展过程。 展开更多

关键词 钢筋混凝土梁 裂缝 数值模拟 扩展离散元法 模型试验 位移 固有频率

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