混凝土在双向受压下力学性质的试验研究

采用大吨位等刚度双向加载系统,对混凝土立方体试块进行了双向和单向加载的试验研究。实验结果表明：在双向加载条件下,混凝土的破坏强度远大于单轴破坏强度;由于中间主应力的增加,约束了试件的横向变形,使1：l加载破坏强度大于双轴2：1加载破坏强度;总结了在最小主应力σ3=0的情况下,试件双向σ1—σ2关系。     

岩石双轴压缩试验及装置研究进展

综述岩石双轴压缩研究的试验方法、试验设备和研究成果,指出大部分现有的破坏准则忽视了中间主应力的影响,选用试件尺寸太小以致无法充分考虑尺寸效应,加载头与试件受压面之间存在的摩擦力影响试件破坏形态.河南理工大学和加拿大麦吉尔大学合作设计建造的大吨位等刚度双向加载系统采用柔性加载头,克服了加载过程中加载头与试件间的摩擦力对试件破坏形态的影响,且能对较大尺寸试件进行单、双轴压缩试验.利用该装置对各种岩石材料开展系统的试验研究,有望弥补目前国际岩石力学界对双向受力状态下岩石破坏机理认识的不足.     

考虑双向水平循环加载对混凝土筒体性能影响的试验研究

为了研究混凝土核心筒的抗震性能,采用相同的2个高宽比为3.14、设计轴压比为0.4的混凝土核心筒大型试件进行了水平单向和双向拟静力试验,研究了双向加载对于核心筒的破坏形态、承载能力、变形性能、刚度退化、滞回耗能等方面的影响.结果表明:试件在水平单向和双向反复加载下的最终破坏形态均为底部钢筋受拉屈服后混凝土压溃的整体弯曲破坏.与单向加载相比,双向加载的影响使筒体的承载力和极限变形能力明显降低,刚度退化加剧;双向加载时筒体耗能较大是由墙肢底部关键区域提前破损和失效所致,而连梁转动耗能小于单向加载时的耗能.     

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.     

双向往复加载下钢筋混凝土柱破坏过程的数值模拟

目的为准确地模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱构件的非线性及断裂破坏行为,实现钢筋混凝土框架结构强震作用下的倒塌破坏全过程仿真分析.方法基于通用有限元软件ABAQUS的显式求解模块,研究了钢筋混凝土梁柱构件纤维梁单元的构型及单元消除技术,构建了包含材料破坏准则的钢筋、混凝土单轴本构关系,利用用户材料接口VUMAT编制了相应的计算子程序,并模拟了钢筋混凝土柱构件在单、双向水平往复荷载作用下的非线性性能发展以及断裂破坏过程.结果在加载幅值较小时,计算结果能够准确模拟双向往复加载下钢筋混凝土柱的承载力与刚度变化、滞回捏拢行为以及双向弯曲耦合效应.在水平位移加载幅值分别达到45 mm、90 mm、165 mm时,构件中的保护层混凝土、核心混凝土、钢筋完全破坏,构件断裂.而单向加载构件的水平位移加载幅值达到285 mm时,构件才发生断裂破坏.结论计算结果与试验结果吻合良好.笔者方法能够较为准确地模拟钢筋混凝土柱在双向弯曲荷载作用下的非线性及断裂破坏过程.双向弯曲耦合作用严重降低了钢筋混凝土柱的承载能力及耗能性能.研究成果可用于钢筋混凝土框架结构在强震下的倒塌过程模拟分析.     

混凝土双轴压缩强度尺寸效应机理

为了研究混凝土双轴强度尺寸效应产生的机理,考虑混凝土尺寸效应及其宏观力学非线性源于其材料组成的非均质性,结合混凝土细观结构形式,从细观角度将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了尺寸分别为150 mm×150 mm、300 mm×300 mm和600 mm×600 mm的数值混凝土试件.首先通过对150 mm×150 mm方形混凝土试件进行单轴压缩力学特性模拟,采用反演法确定了界面过渡区的力学参数,进而对双轴压缩加载下混凝土的破坏行为及其尺寸效应进行了分析.研究结果表明:1)损伤破坏形式随试件尺寸发生变化,试件最终破坏消耗的断裂能不同是导致混凝土双轴压缩强度产生尺寸效应的主要原因;2)混凝土单、双轴压缩强度均存在明显的尺寸效应行为,并且Bazant尺寸效应律能够较好地描述混凝土在单、双轴压缩加载下的强度尺寸效应.     

T形截面RC剪力墙双向抗震性能对比分析

针对T形截面带翼缘剪力墙在单、双向反复荷载作用下的抗震性能进行了数值模拟,通过与试验结果比对,验证了有限元模型的适用性;进一步研究了双向荷载作用下双向加载路径、轴压比、边缘构件箍筋对T形截面剪力墙抗震性能的影响.结果表明:除个别情况外,双向加载较单向加载均表现出明显的双向耦合效应,承载力和延性降低,强度和刚度退化加剧,且加载路径对抗震性能影响显著;随着轴压比的增大,在两个加载方向上的屈服荷载和屈服位移增大,强度和刚度退化加剧,位移延性降低,除腹板端部受压外,其余方向的峰值荷载均有提高;减小约束边缘构件箍筋间距使得各项性能指标均有提高,但在翼缘受压方向影响较小.     

双向加载情况下工字形SRC柱抗震性能数值分析

为了研究工字形SRC柱在双向水平加载下的抗震性能,采用纤维模型对已有试验进行数值模拟,验证了纤维模型的适用性。基于此模型,考察了轴压比、配钢率、型钢强度等参数对工字形SRC柱在双向水平加载下的承载力、耗能及延性的影响,并与单向水平加载下的情况进行了对比。结果表明:轴压比对工字形SRC柱的抗震性能影响显著,随着轴压比的增大,柱子承载力先增大后减小,而滞回耗能和延性则随轴压比的增大逐步降低;配钢率对工字形SRC柱的抗震性能有一定影响,随配钢率的增大,柱的承载力、耗能及延性均有明显增长;承载力、耗能及延性均随型钢强度的增加而得到一定改善,但增幅较小。此外,双向加载下SRC柱的承载力、耗能及延性均较单向水平加载的低。     

胶结充填体力学特性的加载速率效应试验

为探究胶结充填体在不同加载速率状态下的力学参数变化规律及其破坏模式,采用数显式压力机分别对2.0、4.0、6.0、8.0 mm/min这4种加载速率下的胶结充填体开展单轴压缩试验.试验结果表明:在2.0~8.0 mm/min加载速率范围内,加载速率对于胶结充填体的抗压强度值和割线模量均具有明显的强化效应,且峰值抗压强度值和割线模量随加载速率增大而增大.峰值抗压强度与加载速率呈多项式函数规律,而割线模量与加载速率则呈指数函数分布规律.且随着加载速率增大,胶结充填体试件破坏形式表现为拉剪混合破坏向单一剪切破坏形式逐渐转化.研究结果揭示了胶结充填体的力学特性加载速率效应,为研究充填体破坏机制提供一定的参考依据.     

基于细观模型的含腹筋混凝土梁受剪承载力尺寸效应

考虑混凝土细观非均质性及钢筋与混凝土之间相互作用,建立了钢筋混凝土梁破坏行为模拟的三维细观数值分析模型。以悬臂梁为例,在数值模拟结果与已有试验结果吻合良好的基础上,扩展模拟了腹筋率、剪跨比及加载方式对大尺寸钢筋混凝土梁（最大梁深为2 000 mm）剪切破坏尺寸效应的影响规律。模拟结果表明：无腹筋梁抗剪名义强度尺寸效应显著,中国《混凝土结构设计》规范提出的截面高度影响系数难以全面的反映梁剪切破坏的尺寸效应现象;腹筋会抑制梁抗剪强度的尺寸效应,随着腹筋率的增加,梁的抗剪强度尺寸效应逐渐减弱;随着剪跨比的增加,梁的抗剪承载力有所减弱,同时,尺寸效应现象也略有减弱;相比于单调加载,循环加载下梁将产生低周疲劳脆性破坏,使得梁抗剪强度尺寸效应更加明显。     

荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响

首先对组合肋壳与其他组合壳体结构形式进行了对比,阐述了组合肋壳这种新型结构的优势.利用非线性有限单元法研究了荷载非对称分布对组合肋壳稳定性的影响,得出了在U.L.描述下的组合单元刚度矩阵,并利用弧长法跟踪结构的荷载-位移曲线.通过在全跨、1/2跨对称、1/2跨不对称、1/4跨四种不同荷载分布作用下,组合肋壳稳定性的全过程跟踪,得到了组合肋壳的失稳形式和最大变形点全过程荷载-位移曲线,发现不同荷载作用下极限荷载不同,1/4跨均布荷载是结构的最不利受力情况,同时计算结果显示组合肋壳结构有较高的后屈曲强度.     

陡坡双桩柱式桥墩位移的有限元分析

针对山区陡坡桥墩的复杂受力特点,根据某陡坡双桩柱式桥墩的工程实际情况,结合室内试验模型,利用ADINA有限元分析程序,分别采用顺桥水平荷载、竖向荷载、坡顶荷载和复杂荷载等不同加载方式对桩柱式桥墩进行数值分析.模拟结果表明:在顺桥水平荷载作用下或竖向荷载作用下,前后桩柱的墩顶位移不同,前桩墩的位移较后桩墩的大,且随着荷载的增加其差值也越来越大;在坡顶荷载作用下墩顶也产生竖向位移,前墩顶的竖向位移较后墩顶的大,但是随着坡顶荷载的增大其差值越来越小;在复杂荷载作用下前、后桩柱的墩顶位移较单一荷载下的相应值都要大.     

地基土的超固结特性对浅层平板载荷试验的影响

针对载荷板的形状、尺寸对超固结土浅层平板载荷试验的影响,分别采用不同形状、尺寸的载荷板,对坑底粗颗粒土进行浅层平板载荷试验.结果表明:荷载-沉降曲线在接近先期固结压力时出现一个平缓段;圆形载荷板的直径与方形载荷板的宽度相同时,圆形载荷板所测得的地基承载力特征值较大;随着载荷板尺寸的增大,地基承载力特征值逐步增大,并趋于收敛;与直径为0.1~0.3 m载荷板的试验结果相比,直径为0.6~0.8 m载荷板的试验结果稳定性较好.     

关于混凝土构件荷载检验方法的探讨

主要论述了钢筋混凝土构件在进行荷载检验时采用的加载方案和加载图式;对各种加我方案进行分析,通过图表对比展示各加载方法的特性以及对构件试验结果的影响;提出试验时采用加载方法时值得注意的几个问题;同时联系实际操作情况来选择合理的构件试验方法。     

预应力CFRP筋夹片-粘结型锚具的试验

目的 研究CFRP筋夹片一粘结型锚具静载锚固性能、疲劳性能及周期荷载性能.方法 在充分利用现有分离夹片式锚具及配套张拉设备,避免相关产品二次开发的前提下,提出了一种预应力CFRP筋夹片一粘结型锚具,利用试验对此类锚具系统的静载锚固性能、疲劳性能及周期荷载性能进行研究.结果 试验结果 表明,锚具各部分能够协同工作,形状保持良好,锚具组装件静载锚固效率系数均超过了0.95,平均值为0.99;各锚具组装件在经受循环疲劳荷载及周期荷栽后,锚具夹持区域CFRP筋均未发生破坏,锚具组装件完好.达到了现行适用于钢筋(丝)或钢绞线的规范要求.结论 笔者研制的夹片一粘结型锚具能有效地锚固试验中所用的CFRP筋,具有优异的静载锚固性能和良好的动载性能,具有很高的工程应用价值.     

新型油槽车定量装车工艺计算研究

根据新型油槽车定量装车系统中鹤管分布不同的工艺特点, 建立了满足传统油槽车装车时间要求的 油槽车定量装车时间的数学模型。讨论了新型油槽车定量装车系统水力计算的数值求解方法, 应用数学迭代的方 法求解管路系统计算方程, 求解出集油管、 鹤管段的流量。应用 VC++6. 0高级语言编制了定量装车系统的计算程 序, 求得了各鹤管流量, 进而求出装车时间。该数学模型可用于油槽车定量装车系统的设计、 改造和运行管理, 为计 算、 分析、 优化和运行管理等环节提供理论支撑。     

多轴比例加载下疲劳短裂纹扩展速度的探讨

多轴加载下疲劳短裂纹的研究,是近几年来才触及的一个新领域。文章分析了多轴比例载荷与单轴载荷的等效性。提出了多轴比例加载不会改变材料力学性能的假设,在临界面上用能量密度法,类比单轴加载的研究过程,导出了多轴比例加载下疲劳短裂纹扩展速度的计算公式。     

系列伺服作动器动态加载系统及其控制策略

针对系列多型号伺服作动器系统的动态加载试验需求,设计了一种由直线电机与液压增力模块构成的新型加载系统,并基于AMESim/MATLAB联合仿真模型研究了系统的加载控制策略:采用多闭环与前馈复合控制提高加载系统力控制精度并改善相位滞后;基于结构不变性理论对伺服作动器的位移输出信号进行前馈补偿并抑制多余力.仿真结果表明,该加载系统方案能够有效抑制多余力,减小系统相位滞后,提高力加载精度,保证加载系统具有良好的整体性能,并可灵活地满足不同载荷、不同频率的加载测试需求.     

不同填料顺序下路基沉降分析

针对杨林船闸原状淤泥质土,进行一维压缩试验,研究一次加荷和多次加荷试验下的固结特性。结合典型路基断面,运用ABAQUS软件建立时间硬化蠕变模型和D-P弹塑性模型,得到不同填料顺序下杨林船闸附近高速公路路基工后沉降。试验表明,多次加荷试验下,主、次固结的分界点时间变大,即多次加荷试验主固结完成时间大于一次加荷试验主固结完成时间。模拟结果显示,未考虑蠕变情况下路基沉降量小于考虑蠕变情况下路基沉降量。把蠕变考虑进来时一次填料计算的沉降量大于多次填料计算的沉降量,同时也验证了多次加荷可有效降低次固结沉降。     

Closure behavior of rock joint under dynamic loading

The normal compression tests on intact samples and artificial joints with different saw-tooth shape under cyclic loading and half-sine waves of different frequencies were performed by using Instron1342 servo-controlled material testing machine. The specimens were made artificially with mortar. The loading frequency ranged from 0.005 Hz to 0.1 Hz. The experimental results show that joint closure curves are non-linear and concave up. The stress-deformation curves under cyclic loading exhibit hysteresis and permanent set that diminish rapidly and keep constant finally on successive cycles. Normal displacement successively decreases from the joint J1 to J2, to J3 under the same normal loads regardless of frequency. Considering the loading frequency effect, normal displacement of joint J1 decreases with increasing the loading frequency except that the loading frequency is 0.05 Hz. Normal displacement of joint J2 increases with increasing the loading frequency. Normal displacement of joint J3 increases with increasing the loading frequency when the frequency ranges from 0.005 Hz to 0.05 Hz. Its normal displacement, however, becomes least when the loading frequency is 0.1 Hz.