水利部科技推廣中心正式發(fā)布《2022年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》，武漢大學(xué)水利水電學(xué)院高壩結(jié)構(gòu)課題組完成的2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)成果《考慮材料性能時(shí)變效應(yīng)的混凝土壩精細(xì)溫控技術(shù)》、《基于相場(chǎng)斷裂模型的混凝土壩損傷斷裂分析技術(shù)》成功入選。

考慮材料性能時(shí)變效應(yīng)的混凝土壩精細(xì)溫控技術(shù)能動(dòng)態(tài)模擬混凝土大壩施工全過(guò)程，得到精度較高的溫控標(biāo)準(zhǔn)，并能對(duì)溫控措施進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、優(yōu)化、決策。該技術(shù)采用非線性本構(gòu)模型，精確模擬混凝土的熱、力學(xué)演化過(guò)程，如水化熱、溫升、徐變、自生體積變形等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩施工期和運(yùn)行期全過(guò)程混凝土溫度及溫度應(yīng)力的動(dòng)態(tài)仿真分析，能較為全面的涵蓋施工過(guò)程中的溫控措施，如通水冷卻、表面保溫、表面流水等，全面的考慮復(fù)雜施工工序，如不同澆筑層厚度、不同間歇天數(shù)，不同冷卻水管布置形式等。該技術(shù)智能化實(shí)現(xiàn)了混凝土壩溫控標(biāo)準(zhǔn)制定、溫控措施效果分析、溫度與應(yīng)力結(jié)果展示全過(guò)程，采用的程序具有可靠性強(qiáng)，求解效率高，結(jié)果收斂性穩(wěn)定，界面友好，易于操作的特點(diǎn)。目前該技術(shù)的應(yīng)用的大中型工程總數(shù)已經(jīng)達(dá)到三十余個(gè)，其中包括古賢重力壩、黃登重力壩、溪洛渡拱壩等已建或在建的200m-300m級(jí)高壩。根據(jù)應(yīng)用單位反饋，運(yùn)用該技術(shù)得到的溫控措施仿真降低了工程的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，且為工程設(shè)計(jì)施工取得大量原創(chuàng)性成果，對(duì)水電工程技術(shù)發(fā)展具有重要意義，每項(xiàng)工程的節(jié)約溫控費(fèi)用達(dá)千萬(wàn)元以上。

基于相場(chǎng)斷裂模型的混凝土壩損傷斷裂分析技術(shù)能夠模擬大壩在各種工況下的損傷狀態(tài)，分析大壩的工作性態(tài)，從而對(duì)壩體的體型設(shè)計(jì)、裂縫成因分析以及極端荷載下的安全保障提出指導(dǎo)性建議。該技術(shù)采用彌散化的相場(chǎng)模型對(duì)裂紋進(jìn)行表達(dá)，能夠大幅度消除傳統(tǒng)斷裂模型對(duì)于網(wǎng)格劃分的敏感性，同時(shí)無(wú)需額外的判斷準(zhǔn)則來(lái)顯示地追蹤裂紋路徑。為了能夠更加真實(shí)地反映混凝土壩復(fù)雜的開(kāi)裂過(guò)程，高壩結(jié)構(gòu)課題組提出了能夠模擬拉-壓-剪復(fù)雜破壞模式的相場(chǎng)模型，精確獲得不同應(yīng)力狀態(tài)下的損傷演化歷程。基于雙線性多節(jié)點(diǎn)單元的時(shí)空自適應(yīng)算法則極大地提高了斷裂數(shù)值模擬的效率，實(shí)現(xiàn)了保證計(jì)算精度的同時(shí)使計(jì)算時(shí)間最小化。同時(shí)，課題組進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了相場(chǎng)模型的多場(chǎng)耦合算法，以考慮大壩所處的復(fù)雜外界環(huán)境及其對(duì)大壩安全性能的影響。基于以上理論，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了適用于大壩、巖土等工程領(lǐng)域的相場(chǎng)模型斷裂分析軟件平臺(tái)，并正處于不斷完善的狀態(tài)下，以滿足各混凝土壩在不同工況下的數(shù)值分析要求。目前，該新型技術(shù)已在萬(wàn)家口子、大花水等工程進(jìn)了實(shí)踐運(yùn)用，并取得了良好效果。根據(jù)應(yīng)用單位反饋，該技術(shù)在大壩體型優(yōu)化、大壩裂縫成因分析及預(yù)防、大壩施工建設(shè)周期優(yōu)化等方面均做出了大量貢獻(xiàn)，對(duì)大壩的建設(shè)運(yùn)行及后續(xù)同類(lèi)工程的展開(kāi)具有重要的指導(dǎo)意義，為混凝土壩的安全保證提供了理論支持。

入選的武漢大學(xué)2項(xiàng)《2022年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》

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