新老混凝土粘结的约束收缩有限元模拟及分析

在自密实混凝土与老混凝土约束收缩试验的基础上,本文采用大型有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土粘结的约束收缩模拟,并与试验结果进行比较,以验证有限元模型的可行性。同时从应力分析的角度研究在约束收缩的作用下,新老混凝土粘结的应力分布规律,考察新混凝土强度对约束收缩的影响,为采用自密实混凝土作为新混凝土进行结构的加固设计提供一定的参考依据。     

在老混凝土约束下的修补混凝土收缩性能试验研究

以自密实混凝土作为修补混凝土,进行了新老混凝土粘结的约束收缩试验研究,以研究受到老混凝土约束的修补混凝土收缩发展规律。试验考察了不同强度和界面处理方法对新混凝土收缩的影响,同时还制作了自由收缩试件进行比较。根据试验结果分析了新混凝土上由于约束收缩产生的应力分布,并采用双曲线函数拟合了新老混凝土粘结约束收缩的计算式,可为混凝土加固设计提供参考。     

初应力和黏结滑移对钢管混凝土长期变形的影响

利用ANSYS程序建立考虑钢管初始应力、屈服和黏结滑移效应的钢管混凝土长期变形分析三维实体有限元模型.对模型中钢管初始应力和黏结滑移效应模拟方法的正确性进行验证;通过算例系统研究上述3种因素对钢管混凝土收缩徐变变形及应力重分布的影响.结果表明：对收缩徐变后钢管仍处于弹性阶段的钢管混凝土构件,初始应力不会对其应力重分布产生影响;若收缩徐变后钢管屈服,则应力重分布不再发生,但变形速率增加,设计人员需引起重视;钢管混凝土的长期变形计算应根据不同约束条件选择是否考虑黏结滑移效应;其中底部钢管与混凝土全部约束构件的完全黏结假定成立,但对仅约束管内混凝土的构件收缩徐变计算,应考虑其黏结滑移效应.     

自密实混凝土与老混凝土粘结滑移关系的有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土粘结滑移试验研究的基础上,采用弹簧单元模拟新老混凝土的粘结面,通过有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土考虑粘结滑移的推出试件有限元分析.通过与试验结果的比较,验证了有限元模型的可行性.计算结果表明,加载端的应力最大,是个薄弱环节;加载端处应变最大而自由端处应变最小,其分布规律符合粘结滑移的扩散机理;粘结应力从自由端到加载端是不断增大的,且大部分区段内增长平稳,而在加载端附近则应力变化较为明显;粘结应力在整个粘结长度上的分布接近于指数分布.研究成果可为自密实混凝土加固工程的受力分析提供参考.     

矿渣基水泥混凝土路面修补材料界面黏结性能试验

为保证水泥混凝土路面行车安全,文中对新老混凝土界面薄弱原因进行了分析,采用弯拉黏结试验方法进行界面黏结性能检验,试验结果表明:各种附加应力的作用导致水泥混凝土路面修补材料与原路面界面发生破坏;矿渣基这一新型水泥混凝土路面修补材料配以掺加膨胀剂的水泥浆作为界面黏结剂,能够提高界面黏结性能。     

钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能试验

为研究钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能,共进行了18个钢管混凝土试件的推出试验.研究了两种内配钢骨与混凝土界面黏结机理和黏结应力分布规律,采用正交试验分析获得了各因素对黏结强度的影响规律,并基于实测数据提出了黏结强度经验计算式.试验结果表明:内配工字型钢和内配钢管的黏结应力-滑移曲线均包括3个阶段,即胶结段、非线性初滑移段和滑移段;影响工字型钢极限黏结强度的因素主次关系为工字型钢截面尺寸、黏结长度、混凝土强度,其极限黏结强度随工字型钢截面尺寸和混凝土强度增大而增大,而随黏结长度增加而减小;影响内配钢管极限黏结强度的因素主次关系为内配钢管截面尺寸、膨胀剂掺量、黏结长度,其极限黏结强度随内配钢管截面尺寸和膨胀剂掺量增大而增大,随黏结长度增大呈减小趋势;峰值荷载下两种钢骨的黏结应力分布曲线均呈负指数分布,其中工字型钢翼缘外侧平均黏结应力约为腹板的1.77倍;钢管混凝土中内配钢管与混凝土黏结性能优于内配工字型钢;与其他学者成果的对比证明本文黏结强度计算式具有较好适用性.     

离心钢管混凝土扭转构件工作机理及性能研究

在复杂应力状态下钢材与混凝土的应力-应变关系的分析基础上,针对钢管与混凝土界面滑移的特性,建立了扭转构件的非线性三维有限元分析模型,其中钢管与混凝土采用8节点固体单元模拟,并严格考虑了钢管与混凝土界面的黏结滑移.应用所建模型对离心钢管混凝土扭转构件工作性能进行了非线性有限元全过程分析.为了验证理论分析方法与模型的正确性,与完成的20组扭转构件试验进行了比较,分析表明,理论结果与试验结果吻合良好.     

再生混凝土轴心受拉性能试验与格构数值模拟

通过轴心受拉试验获取再生混凝土各相材料(老硬化砂浆、新硬化砂浆、界面过渡区)的力学参数,并研究再生混凝土在轴心受拉状态下的破坏机理.基于固体力学相关知识,结合再生混凝土各相材料的力学性能,建立一种再生混凝土细观格构模型.根据试验获得的再生混凝土各相材料力学参数,通过格构模型对再生混凝土进行轴心受拉模拟分析,获取再生混凝土轴心受拉应力-应变曲线,并探讨再生混凝土的内部破坏过程和轴心受拉破坏机理.结果表明,再生混凝土的受拉断裂部位主要集中在新或老硬化砂浆处,针对再生混凝土受拉力学性能,格构模型的模拟分析与轴心受拉试验结果基本吻合.     

高强箍筋约束混凝土轴心受压性能分析

在高强箍筋约束混凝土轴心受压试验研究的基础上,对高强箍筋约束混凝土进行了三维非线性有限元分析,与试验结果比较吻合较好;通过数值模拟分析了箍筋间距、箍筋强度及箍筋形式等对约束混凝土轴压性能的影响,分析了箍筋受力与混凝土截面应力分布,揭示了箍筋与混凝土在轴压下的相互作用,探讨了箍筋对混凝土的约束机理;结果表明,通过合理选择有限元分析模型,可较好地预测箍筋约束混凝土柱的轴心受压性能.     

闸坝厂房下游段混凝土施工期温度和应力仿真

针对闸坝厂房下游段混凝土体积较大及受底部老混凝土约束的特点,对混凝土施工期温度和应力进行了仿真研究.依托某闸坝工程,根据闸坝厂房下游段混凝土的结构特点和施工方法,进行三维有限元建模,并采用三维不稳定温度场和应力场仿真计算理论,进行仿真计算,主要考查施工期的温度和应力变化及分布情况.结果表明,闸坝厂房下游段混凝土早期表面产生较大拉应力,具有较大的开裂风险,是防裂的重点.     

Mechanical Analysis of Concrete Specimen under Restrained Condition

1IntroductionAcharacteristic feature of high-strength concrete islowwater to cement ratio and lowporosity of the cementpaste.These types of concrete have also proved to resultin some problematic properties[1].Alowwater-binder ra-tio combined with an addit…     

Time-dependent Early-age Behaviors of Concrete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition,a set of apparatus was developed.In this way,the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth.By measuring the modulus of elasticity of concrete,synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete,the deformations of concrete ring can be quantified respectively.The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent,and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age;the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

Time-dependent Early-age Behaviors of Conerete under Restrained Condition

To investigate the early-age behaviors of concrete under a restrained condition, a set of apparatus was developed. In this way, the tensile creep and other early-age properties can be investigated in depth. By measuring the modulus of elasticity of concrete, synchronous shrinkage of concrete and steel rings and free shrinkage of concrete, the deformations of concrete ring can be quantified respectively. The experimental results show the tensile stress in concrete is time-dependent, and the stress at cracking is much lower than the tensile strength at that age; the tensile creep plays an important role in relaxing the tensile stress and postponing the cracking of concrete.     

Cracking tendency of restrained concrete at early ages

A modified testing system characterized by full automation, steady operation and high accuracy of strain and stress measurements was developed to determine the cracking tendency of high strength concrete （HSC） in restrained condition at early ages. The shrinkage stress and the tensile creep behavior of HSC at early ages were investigated. The influence of W/C ratio and curing conditions on the early-age shrinkage stress and tensile creep was evaluated. It was found that the lower W/C ratio and drying curing condition resulted in higher shrinkage stress, stress induced tensile creep and greater cracking tendency.     

考虑非均匀收缩徐变的PC箱梁桥时变性能

为研究箱梁顶板、底板及腹板厚度差异引起的非均匀收缩徐变效应,分析了某三跨预应力混凝土(PC)连续箱梁桥时变性能.考虑混凝土抗压强度、弹性模量的时变性,分别建立模拟实际悬臂施工顺序的实体单元及梁单元有限元模型,比较成桥后在均匀及非均匀收缩徐变下的结构变形、混凝土应力和钢束应力.同时将长期挠度、钢束应力与相应规范值进行对比,并估算了车辆荷载及非均匀收缩徐变导致跨中底板出现拉应力和裂缝的时间.结果表明,与均匀收缩徐变相比,非均匀收缩徐变对跨中长期下挠影响较小,而对混凝土应力影响较大,在箱梁设计中应予以考虑.     

混凝土结构的温湿耦合仿真计算

为研究混凝土的温度和湿度变形及开裂机理,采用热质耦合传导理论、混凝土水化理论等对混凝土的热湿、应力状态进行计算。热湿耦合方程组算法在空间域采用有限元格式,在时间域采用两点差分格式,建立数值计算式,并编制了三维有限元多场耦合计算程序。用该程序对混凝土结构不同浇筑过程进行模拟,从计算结果得知,内外湿度变化的不均匀引起的干缩加大了混凝土表面出现裂缝的几率,整体干缩增大了后期强约束区应力,但如果需要采取适当的措施,如早期洒水养护,表面保温,通冷却水管等可以防止裂缝的产生。     

160 000 m3大型LNG储罐混凝土外罐施工全过程温度作用分析

为了解160 000 m3大型液化天然气(LNG)储罐混凝土外罐在施工期间的抗裂性能,避免由于水泥水化放热、混凝土收缩、外界气温变化而造成的外罐墙壁竖向开裂及扶壁柱局部环向裂缝现象,运用有限元数值模拟技术,采用增量法,分别探讨了施工模板材料、施工质量、施工季节及混凝土入模温度对混凝土外罐温度应力分布的影响及其规律.结果显示:模板对温度应力的影响作用较小,混凝土收缩导致混凝土拉应力持续增长,温度应力随着施工季节温度的变化而产生相应波动,施工质量及施工季节对温度应力的影响较大;在上述结论基础上,视温度应力结果为水化热、混凝土收缩、外界气温及入模温度各自单一影响作用下温度应力的叠加,进而总结出各因素对混凝土施工阶段温度应力的影响规律,并提出可供实际工程参考的防裂措施建议.     

钢管混凝土拱桥收缩徐变的有限元分析

采用大型通用有限元软件ANSYS计算钢管混凝土拱桥拱肋混凝土的收缩徐变量值,将计入混凝土收缩徐变前后的拱桥内力与应力值进行比较,分析混凝土收缩徐变对结构变形的影响,得出了钢管混凝土拱桥收缩徐变的规律:混凝土的收缩徐变使钢与混凝土之间的内力与应力发生了明显改变,引起钢管应力增加,混凝土应力减小.