An Experimental Study of the Stresses in Masonry Dams pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nabu Press

作者:Karl Pearson

出品人:

页数:70

译者:

出版时间:2010-02-24

价格:USD 17.75

装帧:Paperback

isbn号码:9781145633032

丛书系列:

图书标签:

• masonry dams
• stress analysis
• experimental mechanics
• civil engineering
• structural engineering
• dam engineering
• concrete dams
• finite element analysis
• material testing
• hydraulic structures

《砖石坝应力研究：一项实验探索》 本书深入剖析了砖石坝结构在不同荷载和环境条件下的应力分布与行为模式，旨在为砖石坝的设计、施工与维护提供坚实的理论指导和实践参考。通过系统性的实验研究，本书揭示了砖石坝结构内部复杂的应力传递机制，并探讨了可能影响其稳定性的关键因素。 研究背景与意义： 砖石坝作为一种古老而经典的筑坝形式，在世界各地留下了大量历史遗迹。尽管现代水利工程更多采用混凝土材料，但许多现存的砖石坝仍然在发挥着重要的作用，同时也是珍贵的文化遗产。然而，砖石坝的结构特性，如材料的非均匀性、连接的薄弱性以及其固有的脆性，使得其在长期服役过程中面临着严峻的应力挑战。理解这些应力是如何在坝体内部分布、传递，并最终影响坝体的整体稳定性，对于保障现有砖石坝的安全运行、评估其潜在风险以及指导未来的修复和加固工作至关重要。 本研究聚焦于通过实验手段，在受控条件下模拟砖石坝在实际运行中可能遇到的各种荷载，例如水压、温度变化、地基反力以及可能存在的地震力等，并精确测量和分析坝体内部的应力响应。这种基于实验的方法能够提供比单纯理论计算更直观、更贴近真实情况的数据，从而弥补现有研究中可能存在的不足。通过对实验结果的深入解读，我们可以更清晰地认识到不同结构形式、材料配比以及施工工艺对砖石坝应力状态的影响，为优化设计方案、制定有效的维护策略提供关键依据。 研究内容与方法： 本书的核心在于一系列精心设计的实验，这些实验旨在模拟砖石坝在不同工况下的受力情况。研究涵盖以下主要方面： 1. 模型坝的构建与参数设定： 选材与复原： 实验模型将严格参照经典的砖石坝结构特征，选用能够代表不同时期和地区砖石坝建造风格的砖块和砂浆材料。材料的选择将尽可能复原历史建筑的物理和力学性能，包括其抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及泊松比等。 尺寸与比例： 实验模型将采用适当的比例尺进行缩放，以保证实验结果在宏观尺度上具有代表性。同时，模型坝的尺寸设计将便于在实验室环境中进行精确的荷载施加和应力测量。 结构细节模拟： 模型的建造过程将严格遵循传统砌筑工艺，力求复现砖缝的填充、砂浆的强度以及块体之间的接触关系。对于关键的结构节点，如坝基连接处、坝顶和迎水面等，将给予特别的关注。 2. 荷载模拟与施加： 水压模拟： 将采用精确的液压系统模拟水库蓄水时作用在迎水面上的水压。水压的施加方式将考虑到水头变化对坝体应力状态的影响，例如从空库位到满库位的过程。 温度变化模拟： 通过精确控制实验环境的温度，模拟季节性温度变化以及昼夜温差对砖石坝产生的温度应力。温度梯度和均匀温度变化都将被纳入考虑范围。 地基反力模拟： 实验模型将放置在能够模拟不同地基条件的基座上。根据地基的变形特性，施加相应的反力，以评估地基对坝体应力的反馈作用。 其他潜在荷载： 在必要的情况下，研究还将考虑其他可能影响砖石坝的荷载，例如由于淤积或冲刷造成的荷载变化，或者对动载荷（如小型地震波）的初步响应。 3. 应力测量与监测： 应变片的应用： 在模型坝的内部和表面关键位置，将粘贴高精度应变片。这些应变片能够将材料的形变转化为电信号，从而实时监测坝体内部的应力变化。 光纤传感技术： 考虑采用先进的光纤传感技术，其非接触式、高精度和耐腐蚀的特性，尤其适用于监测复杂环境下的应力分布。 数字图像相关（DIC）技术： 利用DIC技术对模型坝表面进行全场应力分析，可以直观地展示应力集中的区域和应力梯度的变化，为理解应力传递路径提供重要线索。 载荷传感器与数据采集系统： 实验过程中，将使用高精度的载荷传感器记录施加的荷载，并利用先进的数据采集系统同步记录来自各类传感器的应力、应变以及温度数据。 4. 数据分析与结果解读： 应力分布可视化： 通过对采集到的数据进行处理，将分析得到的应力分布绘制成直观的图表和云图，清晰地展示不同荷载条件下，坝体内部的应力集中区域、最大应力值以及应力传递路径。 材料性能对载荷响应的影响： 深入分析砖块、砂浆以及两者界面的力学性能如何影响整体应力分布，以及不同砂浆强度和砌筑方式对降低应力集中程度的作用。 温度效应分析： 评估温度变化对坝体产生的诱导应力，以及这种应力与水压等主导荷载相互作用下的叠加效应。 结构稳定性评估： 基于实验得到的应力数据，结合材料的力学强度，对模型坝在不同工况下的稳定性进行初步评估，识别潜在的失效模式。 预期研究成果： 通过这项实验研究，本书将提供以下关键成果： 精细化的砖石坝内部应力分布图谱： 为不同荷载和工况下的砖石坝提供精确的应力分布数据，揭示应力集中的关键区域，如坝踵、坝肩、坝体中部以及与地基的接触面。 量化材料特性对坝体应力的影响： 明确砖块强度、砂浆强度、砂浆与砖块的粘结性等因素，如何影响整体应力分布，并为材料选择和优化提供参考。 温度变化对砖石坝的应力效应分析： 深入理解温度梯度和温度变化对坝体产生的拉应力和压应力，以及这些应力与水压力等荷载的耦合作用。 揭示砖石坝的潜在失效机理： 基于实验结果，识别可能导致砖石坝失效的应力集中模式和薄弱环节，例如拉应力引起的开裂或剪切破坏。 为砖石坝的修复与加固提供技术依据： 通过对现有砖石坝应力状态的理解，为制定有针对性的修复和加固方案提供科学的指导，例如如何通过加固措施来分散应力或提高局部强度。 验证与完善现有理论模型： 实验结果将可用于验证和修正现有的砖石坝应力分析理论模型，从而提升理论预测的准确性。 本书的潜在读者： 本书适合以下领域的专业人士和研究人员： 水利工程专业的研究生和工程师 土木工程领域的结构工程师 历史建筑保护与修复的专家 岩土工程领域的从业者 对古建筑结构力学感兴趣的学者 通过对砖石坝应力问题的深入实验研究，《砖石坝应力研究：一项实验探索》将为更好地理解、保护和利用这些宝贵的历史建筑遗产提供不可或缺的科学支撑。

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