高压水射流冲击混凝土致裂特征及力学机制研究
发布时间：2021-06-18 15:21
混凝土结构养护维修工程中,混凝土破碎技术至关重要。相较于传统机械方式破碎混凝土引起的成本高、工作量大、修复质量差等缺点,高压水射流破碎混凝土技术具有高效率、选择性、适应性广、操作性好、安全环保等明显优点,在桥梁拓宽、路面翻新等工程中发挥着极为重要的作用。然而由于混凝土在高压水射流冲击下的破碎本质尚不明晰,阻碍了高压水射流技术在混凝土破碎领域的应用与发展。为拓展高压水射流技术在混凝土破碎领域的应用水平、提高混凝土破碎效率和质量,本文重点从物理试验、数值模拟等方面研究了高压水射流冲击下混凝土表面和内部裂纹扩展特征以及力学机理,取得了以下主要成果:（1）采用高速摄像法记录了高压水射流垂直冲击混凝土破碎过程,表明了混凝土破碎前后,冲击过程中产生的反射流具有不同的状态,具体表现为反射流喷射角存在最小值为31°,反射流雾化程度与其受到的扰动程度有关。高压水射流冲击下混凝土破碎可分为射流劈裂和应力波致裂两个阶段,期间表面裂纹发生了大量分岔现象。基于图示法,从裂纹扩展位移、扩展角、扩展速度及扩展加速度四个方面量化了表面裂纹扩展特征。能量的非连续释放导致了主裂纹和次裂纹I呈现为扩展、停滞周性期演化,其中...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统机械破碎混凝土效果
重庆交通大学硕士学位论文2高压水射流冲击破碎混凝土是一项切实有效的技术。基本原理为：利用加压后的高速水流冲击混凝土，损伤、破裂的混凝土在“水锤效应”、应力波拉伸、应力集中效应、水楔效应等共同作用下，出现层裂、被剥离及冲运，以便于回收钢筋或暴露钢筋重新浇筑混凝土等，破碎效果如图1.2所示。图1.2高压水射流冲击破碎混凝土效果与传统机械破碎混凝土方式相比，高压水射流技术具有以下明显优势：1、高效率。据国外高压水射流施工应用报道，某水铣机电机功率为450kW、最高射流压力120MPa、流量180L/min、最大水铣宽度2.0mm、最大清除深度200mm，破碎效率可达2~40m3/h，基面凿毛效率可达200m3/h[4,5,6,7]。2、选择性。高压水射流冲击破碎混凝土是一个快速、连续不断的过程，只针对受损面进行拆除破碎，几乎不会产生震动，并且可以通过设置射流直径、泵压、靶距及磨料质量流量等高压水射流参数在破碎的同时对钢筋除锈。3、适应性广。如混凝土路面、桥墩、沥青路面、大坝、隧道内墙的清洗，清除表面斑点、污渍、行道线、标志线，机场跑道去胶，混凝土路面去浮浆、切缝、开槽，还可应用在建筑结构清洗、拆除领域。4、操作性好。数控操作台全程控制设备工作，操作面板清晰、简洁，系统与多款制图软件对接。通过编译制图软件的图纸，电脑自动进行操作，控制水射流迅速、连续地贯穿要被破除的区域。5、安全环保。以水为主要介质，作业时无振动、噪声小，工作强度低，喷出的射流雾化后，还可降低作业区的空气粉尘浓度，不会污染大气环境，损害人体健康，并且废液也无需做特殊处理。可以预见，高压水射流在我国水泥混凝土破碎领域具有广阔的应用前景。而为了更好的把高压水射流技术应用到混凝土破损路面清除、混凝土增强钢筋除锈、混?
第一章绪论9的损伤、断裂机理，进一步认识水射流冲击混凝土的作用机制。⑤第五章总结本文主要研究工作与成果，指出研究中存在的不足，并展望了课题今后的研究工作。图1.3为本文的技术路线，本文将紧紧围绕研究内容，大量阅读国内外相关文献，根据国内外研究现状给出本文的研究主题，然后结合理论分析、试验研究及数值模拟方法探索高压水射流下，混凝土表面裂纹扩展特征、内部裂纹及细观结构、混凝土裂纹从形成力学机理及破碎演化规律，研究结果可提高高压水射流在混凝土破碎领域的应用与发展。图1.3论文研究技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流冲蚀作用下页岩破坏模式与力学机制[J]. 盛茂,田守嶒,李根生,葛洪魁,廖华林,李召坤. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(11)
[2]高压水射流破岩能量耗散与释放机制[J]. 刘勇,陈长江,刘笑天,魏建平,王登科. 煤炭学报. 2017(10)
[3]基坑支撑梁轴向布孔爆破拆除技术及应用[J]. 操鹏,吴剑锋,钟冬望,蒙云琪,程大春. 爆破. 2017(03)
[4]沥青混凝土水力劈裂的细观机理研究[J]. 武利强,王良,章晓桦,朱晟. 水力发电. 2017(02)
[5]基于SPH方法的聚能射流侵彻混凝土靶板数值模拟[J]. 强洪夫,范树佳,陈福振,刘虎. 爆炸与冲击. 2016(04)
[6]混凝土界面过渡区微观结构及其数值模拟方法的研究进展[J]. 施惠生,孙丹丹,吴凯. 硅酸盐学报. 2016(05)
[7]基于SPH算法的脉冲射流破岩应力波效应数值分析[J]. 司鹄,薛永志. 振动与冲击. 2016(05)
[8]飞机撞击特大型LNG储罐全过程仿真分析[J]. 葛庆子,翁大根,张瑞甫. 振动与冲击. 2016(04)
[9]高压水射流冲击破岩损伤场分析[J]. 江红祥,杜长龙,刘送永,高魁东. 中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]基于SPH-FEM耦合算法的磨料水射流破岩数值模拟[J]. 林晓东,卢义玉,汤积仁,敖翔,张磊. 振动与冲击. 2014(18)
博士论文
[1]水射流冲击瞬态动力特性及破岩机理研究[D]. 黄飞.重庆大学 2015
本文编号：3236903
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统机械破碎混凝土效果
重庆交通大学硕士学位论文2高压水射流冲击破碎混凝土是一项切实有效的技术。基本原理为：利用加压后的高速水流冲击混凝土，损伤、破裂的混凝土在“水锤效应”、应力波拉伸、应力集中效应、水楔效应等共同作用下，出现层裂、被剥离及冲运，以便于回收钢筋或暴露钢筋重新浇筑混凝土等，破碎效果如图1.2所示。图1.2高压水射流冲击破碎混凝土效果与传统机械破碎混凝土方式相比，高压水射流技术具有以下明显优势：1、高效率。据国外高压水射流施工应用报道，某水铣机电机功率为450kW、最高射流压力120MPa、流量180L/min、最大水铣宽度2.0mm、最大清除深度200mm，破碎效率可达2~40m3/h，基面凿毛效率可达200m3/h[4,5,6,7]。2、选择性。高压水射流冲击破碎混凝土是一个快速、连续不断的过程，只针对受损面进行拆除破碎，几乎不会产生震动，并且可以通过设置射流直径、泵压、靶距及磨料质量流量等高压水射流参数在破碎的同时对钢筋除锈。3、适应性广。如混凝土路面、桥墩、沥青路面、大坝、隧道内墙的清洗，清除表面斑点、污渍、行道线、标志线，机场跑道去胶，混凝土路面去浮浆、切缝、开槽，还可应用在建筑结构清洗、拆除领域。4、操作性好。数控操作台全程控制设备工作，操作面板清晰、简洁，系统与多款制图软件对接。通过编译制图软件的图纸，电脑自动进行操作，控制水射流迅速、连续地贯穿要被破除的区域。5、安全环保。以水为主要介质，作业时无振动、噪声小，工作强度低，喷出的射流雾化后，还可降低作业区的空气粉尘浓度，不会污染大气环境，损害人体健康，并且废液也无需做特殊处理。可以预见，高压水射流在我国水泥混凝土破碎领域具有广阔的应用前景。而为了更好的把高压水射流技术应用到混凝土破损路面清除、混凝土增强钢筋除锈、混?
第一章绪论9的损伤、断裂机理，进一步认识水射流冲击混凝土的作用机制。⑤第五章总结本文主要研究工作与成果，指出研究中存在的不足，并展望了课题今后的研究工作。图1.3为本文的技术路线，本文将紧紧围绕研究内容，大量阅读国内外相关文献，根据国内外研究现状给出本文的研究主题，然后结合理论分析、试验研究及数值模拟方法探索高压水射流下，混凝土表面裂纹扩展特征、内部裂纹及细观结构、混凝土裂纹从形成力学机理及破碎演化规律，研究结果可提高高压水射流在混凝土破碎领域的应用与发展。图1.3论文研究技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流冲蚀作用下页岩破坏模式与力学机制[J]. 盛茂,田守嶒,李根生,葛洪魁,廖华林,李召坤. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(11)
[2]高压水射流破岩能量耗散与释放机制[J]. 刘勇,陈长江,刘笑天,魏建平,王登科. 煤炭学报. 2017(10)
[3]基坑支撑梁轴向布孔爆破拆除技术及应用[J]. 操鹏,吴剑锋,钟冬望,蒙云琪,程大春. 爆破. 2017(03)
[4]沥青混凝土水力劈裂的细观机理研究[J]. 武利强,王良,章晓桦,朱晟. 水力发电. 2017(02)
[5]基于SPH方法的聚能射流侵彻混凝土靶板数值模拟[J]. 强洪夫,范树佳,陈福振,刘虎. 爆炸与冲击. 2016(04)
[6]混凝土界面过渡区微观结构及其数值模拟方法的研究进展[J]. 施惠生,孙丹丹,吴凯. 硅酸盐学报. 2016(05)
[7]基于SPH算法的脉冲射流破岩应力波效应数值分析[J]. 司鹄,薛永志. 振动与冲击. 2016(05)
[8]飞机撞击特大型LNG储罐全过程仿真分析[J]. 葛庆子,翁大根,张瑞甫. 振动与冲击. 2016(04)
[9]高压水射流冲击破岩损伤场分析[J]. 江红祥,杜长龙,刘送永,高魁东. 中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]基于SPH-FEM耦合算法的磨料水射流破岩数值模拟[J]. 林晓东,卢义玉,汤积仁,敖翔,张磊. 振动与冲击. 2014(18)
博士论文
[1]水射流冲击瞬态动力特性及破岩机理研究[D]. 黄飞.重庆大学 2015
本文编号：3236903
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3236903.html
