三轴应力下塑性混凝土应力应变关系试验研究

通过4组塑性混凝土的单轴和常规三轴压缩应力应变全曲线试验,研究了三轴应力下塑性混凝土应力应变关系.结果表明：在围压作用下,塑性混凝土轴向应力应变曲线与单轴压缩下的曲线差别明显,主要表现为直线上升段很短,曲线上升段较长,无明显峰值点,下降段较平缓.利用割线模量表征塑性混凝土三轴应力下应力应变曲线上升段的主要变形特征,分析了影响割线模量的主要因素,建立了割线模量与围压、单轴抗压强度和弹性模量之间的关系式.研究了塑性混凝土三轴应力下峰值应变随围压、单轴应力下抗压强度及峰值应变的变化规律,并建立了相应的关系式.全面分析了塑性混凝土单轴及三轴作用下应力应变曲线特征,通过归一化处理后,拟合出常规三轴应力下塑性混凝土轴向应力应变关系式.     

玻化微珠保温混凝土形状和强度等级对其单轴受压应力-应变关系的影响

玻化微珠保温混凝土能够实现混凝土结构的自保温,但玻化微珠的掺入致使混凝土的基本力学性能发生一定程度的改变。考察了强度等级和试件形状对玻化微珠保温混凝土单轴受压应力-应变关系的影响。设计了圆柱体和棱柱体两种形状的玻化微珠保温混凝土试件,每种形状试件设计5种强度等级。开展单轴受压试验,以考察试件形状和强度等级对受压应力的应力-应变全曲线、应力-应变无量纲关系拟合参数、峰值应变和泊松比的影响。研究结果表明,玻化微珠保温混凝土的应力-应变曲线具有尺寸效应;随着强度等级的提高,保温混凝土应力-应变曲线上升段和下降段变陡,脆性增加,其峰值应力和峰值应变越来越接近。最后得出了保温混凝土棱柱体和圆柱体应力-应变关系拟合曲线的拟合计算式和保温混凝土的建议泊松比。研究结果可以为玻化微珠保温混凝土研究提供技术和支持。     

石粉人工砂再生混凝土轴压性能试验研究

为了研究石粉人工砂再生混凝土的轴压力学性能，进行了45个标准棱柱体试件的轴心受压试验，获取了试件的应力-应变全过程曲线，分析了石粉含量对不同强度等级石粉人工砂再生混凝土的轴压性能影响规律，基于试验数据拟合得到了相应的应力-应变本构方程。研究结果表明：随着石粉含量的增加，抗压强度先增大后减小，峰值应变、变形系数及耗能系数呈下降趋势；低强度等级试件的损伤发生早于高强度等级的试件，而高强度等级试件的损伤发展速度相对更快；所提出的轴压应力-应变本构方程计算结果与试验结果吻合较好。     

再生大骨料自密实混凝土力学性能研究

通过抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值压应变、静态弹性模量和应力-应变关系试验,研究了自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径对再生大骨料自密实混凝土(RCASCC)力学性能的影响。采用数据拟合的方法对国内外典型混凝土单轴受压应力-应变模型中的相关系数进行了修正,给出了适用于RCASCC的单轴受压本构模型,分别建立了RCASCC抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值应变和弹性模量与自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径的函数关系式,并对4种本构模型的拟合程度进行了比较分析。结果表明:所拟合的三次多项式型曲线和三角函数型曲线与实际应力-应变关系吻合程度相对较高。     

混凝土单轴受压性能尺寸效应的试验研究

采用刚性辅助架法获得混凝土棱柱体试件的单轴受压应力-应变全曲线。通过对试验结果进行回归分析,得到不同强度等级、不同尺寸试件单轴受压性能之间的关系。对混凝土棱柱体试件单轴受压性能的尺寸效应进行系统研究,重点分析混凝土强度等级对混凝土棱柱体受压的峰值应力、应变、极限应变及弹性模量等尺寸效应的影响,并对这些力学性能参数的尺寸效应系数提出建议。     

轻骨料混凝土单轴受力有限元模拟研究

对LC20和LC40两个强度等级的轻骨料混凝土(LWAC)进行单轴受压试验;依据汇总的LWAC本构关系、峰值应力与应变关系、轴心抗压强度与立方体抗压强度的公式和LWAC膨胀角、粘结系数和损伤因子等材料参数取值计算的假定,采用ABAQUS建立LWAC单轴受压有限元模型,将模拟结果与单轴受力试验数据对比发现两者吻合度较好,结果表明,LWAC本构关系、应力-应变曲线特征点公式与材料参数的假定适用于ABAQUS有限元模拟。     

不同应变速率下再生混凝土单轴受压力学性能研究

设计并完成60个再生混凝土棱柱体试块,利用电液伺服万能试验机对设计强度等级为C30,C40的2种再生混凝土试块进行应变速率为10-5/s~10-2/s范围内的单轴受压本构关系试验,得到不同应变速率下的应力-应变全曲线。通过试验特征点及应力应变关系曲线,分析应变速率与应力应变关系和混凝土抗压后破坏形态、强度、弹性模量等关系。试验结果表明:随着应变速率的增加,应力-应变全曲线形状基本无变化,而抗压强度、峰值应变等则呈显著增长趋势,当应变速率为10-2/s时,设计强度等级为C30,C40再生混凝土的抗压强度较准静态(10-5/s)抗压强度分别提高12.5%,14.2%,峰值应变分别提高16.97%,17.92%,弹性模量则受应变速率的影响较小。     

FRP约束高温损伤混凝土轴压应力-应变设计型模型

为了探究高温损伤对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土轴压应力-应变模型的影响规律,本文基于多个现有FRP约束常温未损伤混凝土轴压应力-应变设计型模型和已有试验数据,建立了FRP约束高温损伤混凝土应力-应变设计型模型。结果表明,基于TENG提出的模型,经修正比例系数和常温未约束混凝土的抗压强度而建立的设计型模型预测精度较好。     

C30再生混凝土变形性能及应力-应变曲线试验研究

基于JGJ55-2000<普通混凝土配合比设计规程>下C30强度混凝土的配合比设计方法,以3个水灰比和5个取代率为变化参数,测试了C30再生混凝土立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度和弹性模量等力学指标.并回归得出力学指标之间的换算关系;分析了棱柱体受压试件的应力-应变曲线和应力比-泊松比曲线的变化规律;最后给出适用于C30再生混凝土的应力-应变曲线上升段的回归公式.     

CFRP约束高强混凝土应力-应变模型

为研究碳纤维约束高强混凝土单轴受压性能和应力-应变关系,进行了碳纤维约束高强混凝土棱柱体单轴受压试验,考察了混凝土强度、碳纤维包裹层数等参数对其单轴受压性能的影响规律;将试验结果与国内外七个碳纤维约束混凝土棱柱体的应力-应变模型进行了比较,发现已有模型不能准确反映碳纤维约束高强混凝土的单轴受压性能;选取与试验结果整体趋势相近的Youssef模型,依据本文试验结果对应力-应变曲线的特征点进行了修正,建立碳纤维约束高强混凝土的应力-应变模型,模型预测结果与试验结果吻合较好.     

模拟酸雨环境下混凝土抗拉性能试验研究

为揭示酸雨环境下混凝土抗拉性能的变化规律,在实验室配置了pH1.0硝酸硫酸混合溶液来模拟酸雨环境,采用完全浸泡的加速腐蚀试验方法对40个哑铃形混凝土试件进行不同程度的腐蚀,完成了受侵蚀不同程度的混凝土单轴拉伸试验.结果表明:在腐蚀初期,混凝土的抗拉强度、弹性模量和峰值应变逐渐递增;随腐蚀时间的延长,抗拉强度和弹性模量逐渐降低,但峰值应变仍继续增长;在相同环境下,混凝土抗压强度对腐蚀环境的敏感性较抗拉强度的敏感性大.基于试验结果,提出了酸雨环境下混凝土单轴抗拉应力-应变曲线上升段统一数学表达式.     

钢纤维高强混凝土在单调和重复荷载作用下轴压应力-应变曲线试验研究

将钢纤维掺入高强混凝土中,可以改善高强混凝土的脆性,进而可提高结构构件的延性。为研究钢纤维高强混凝土抗压性能,分别对强度等级为C60和C80,钢纤维体积率为0%、1.0%、1.5%和2.0%的钢纤维高强混凝土进行立方体抗压强度试验以及单调和重复荷载作用下的轴心抗压全过程试验。试验结果表明：随着钢纤维体积率的增大,混凝土强度基本没有改变,但相应于峰值应力的应变略有增加,而弹性模量稍有下降。在已有研究的基础上,提出了适用的钢纤维高强混凝土轴压应力-应变曲线数学表达式和受重复荷载作用的钢纤维高强混凝土的卸载曲线和再加载曲线表达式。所提出计算式得到的结果与试验结果吻合较好,可为钢纤维高强混凝土结构的设计和非线性分析提供理论基础。     

高性能轻骨料混凝土高温后受压本构关系研究

通过对无纤维全轻混凝土、无纤维次轻混凝土、钢纤维全轻混凝土、钢纤维次轻混凝土进行25、200、400、600、800℃五个温度水平的高温后力学性能试验，研究高温作用对未掺钢纤维和掺入不同体积掺量钢纤维增强轻骨料混凝土力学性能的影响。研究结果表明：随受火温度升高，高性能轻骨料混凝土的强度、弹性模量逐渐下降，立方体抗压强度和弹性模量下降幅度大于轴心抗压强度，纵向峰值应变和横向变形逐渐增大，应力-应变曲线渐趋扁平，上升段线性段比例变小，曲线与横轴包围面积逐渐减小;高性能全轻和次轻混凝土均表现出比普通混凝土更好的抗火性能，但是在高温800℃后，高性能轻骨料混凝土也发生了爆裂，掺入钢纤维后并没能消除爆裂现象，但是减小了高温后试块的表面裂缝宽度；钢纤维改善了高温前后轻骨料混凝土的力学性能，使高温前后轻骨料混凝土的弹性模量和峰值应变均有一定程度的提高。通过回归分析，建立高性能轻骨料混凝土的单轴受压分段应力-应变本构方程，其与试验结果吻合较好。     

再生混凝土单轴力学性能指标统一计算方法

对大量再生混凝土单轴力学性能试验资料进行整理分析,基于统计分析方法,在借鉴普通混凝土力学模型的基础上,对不同取代率下再生混凝土的各种力学性能指标进行统一分析,提出了适用于不同取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和轴心受拉峰值应变的统一计算公式,建立了再生混凝土单轴受压、受拉的应力 应变全曲线表达式,并将公式计算结果与试验结果进行对比。结果表明:计算结果与试验结果吻合较好;提出的再生混凝土单轴力学性能指标统一计算公式精度较高。     

施工期混凝土重复荷载作用下的受压应力-应变关系

通过对不同龄期的施工期混凝土试件进行重复荷载作用下的受压试验,分析了龄期对混凝土受压应力应变全曲线特征参数的影响规律,提出了重复荷载作用下施工期混凝土的动力本构关系的计算模型,探讨了龄期、混凝土强度等级与本构关系计算模型各参数之间的关系.结果表明：随着龄期的延长,混凝土的弹性变形阶段延长,同一应力水平下混凝土的轴向变形减小,混凝土的峰值应力、初始割线模量和峰值点割线模量增加,峰值应变减小,外包络线上升段及下降段更陡峭.     

不同岩性的机制砂混凝土本构关系及力学性能

为研究机制砂混凝土在单轴应力状态下的力学性能,分别以广西地区石灰岩、卵石、玄武岩3种岩性机制砂为细骨料,以混凝土强度等级为变化参数,设计并制作了24个150 mm×150 mm×300 mm标准棱柱体混凝土试件和24个150 mm×150 mm×150 mm标准立方体混凝土试件,以河砂混凝土为对比试件,进行了单轴抗压试验,获得了试件在单轴受压下的抗压强度和应力-应变全过程曲线,通过拟合得到了适用于机制砂混凝土的单轴受压本构方程。基于试验数据,提出了机制砂混凝土的弹性模量计算公式。结果表明:不同岩性的机制砂混凝土破坏形态大致相同; 机制砂混凝土应力-应变曲线变化趋势与河砂混凝土相似,在曲线的上升段,机制砂混凝土与河砂混凝土基本重合,但在下降段,机制砂混凝土脆性较大,曲线比较陡峭; 基于Sargin模型拟合得到的机制砂混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好; 机制砂混凝土的力学性能与不同岩性细骨料的物理特性有关,随着细度模数的增大或石粉含量的增多,机制砂混凝土试件峰值应力与峰值应变呈现出先增大后减小的趋势; 当水灰比在0.3～0.4之间时,建议机制砂混凝土换算系数取为0.77; 卵石机制砂混凝土弹性模量均高于石灰岩和玄武岩机制砂混凝土。     

锈蚀箍筋约束混凝土应力应变本构关系模型

为探讨箍筋锈蚀对混凝土约束性能的影响,通过外加直流电对钢筋混凝土棱柱体中的箍筋进行加速锈蚀,得到了不同箍筋锈蚀率试件,并对试件进行了轴心受压试验.结果表明:随着箍筋锈蚀率的增加,约束混凝土试件的承载力、刚度和延性均有不同程度的降低.基于现有研究成果,建立了轴心受压下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变本构关系模型,通过与实测的锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线对比,证实该模型拟合曲线与实测曲线吻合较好.     

复合箍筋约束高强混凝土应力应变性能

通过２６个约束混凝土试件（２００ｍｍ×２００ｍｍ×６００ｍｍ）的轴心受压试验，得到了约束混凝土应力应变全曲线。较详细地研究了复合箍筋对高强混凝土（Ｃ６０）强度和变形的影响，并与普通强度约束混凝土（Ｃ３０）进行了比较，主要考虑了箍筋直径、间距、形式和强度等影响因素。统计了高强约束混凝土峰值应力和峰值应变的计算公式。采用的应力应变曲线方程与实测曲线吻合较好。     

考虑应变软化的再生混凝土应力-应变全曲线方程

由于影响因素较多,确定再生混凝土的应力-应变全曲线性能需要积累较多的研究结果。采用0、50%和100%3种取代率,70 mm×70 mm×148 mm棱柱体试件,电-液伺服试验机,等位移速率加载,进行了再生混凝土单轴受压试验,获得了再生混凝土全曲线。试验表明:随取代率的增加,再生混凝土弹性模量略有减少,峰值应变逐渐增加,曲线上升段的略有差异。50%取代率组强度极限时试件的裂缝发展稳定性较差,100%取代率组峰值应力低变形能力较好。根据试验结果分析了应变软化现象,建立了再生混凝土考虑软化现象的全曲线方程。