混凝土间同向拉伸应力—应变全曲线的测试

探讨了一种混凝土间接轴向拉伸试验测试方法,并应用该方法测出了4组钢纤维高强混凝土的拉伸应力－应变全过程曲线,试验证明,混凝土间接拉伸试验测试方法是简便可行的,实现了在普通试验机上测试混凝土拉伸应力－应变全过程曲线。     

不同应变速率下混凝土直接拉伸试验研究

本文通过在MTS试验机上对两种强度混凝土在应变速率10-5～10-0.3s范围内进行动态单轴直接拉伸试验,系统、全面研究了混凝土在不同应变速率影响下的强度、变形特性以及耗能性能;对强度、峰值应力处应变、弹性模量分别给出了反映应变速率影响的经验公式;分析了泊松比、吸能能力与应变速率的关系;并对不同速率下混凝土的拉伸应力-应变全曲线进行了探索,提出了由一组方程结合混凝土静态参数即可描述不同应变速率下混凝土应力-应变全过程特性的方法。     

混凝土轴心受拉全曲线试验的新方法

混凝土轴拉应力-应变全曲线反映了混凝土强度、变形等诸多特性,在总结和分析了不同拉伸应力-应变全曲线试验方法的基础上,基于细观损伤模型的损伤本构关系模型,提出了在混凝土轴心受压试验的同时通过测定混凝土横向拉伸变形,利用优化算法识别得到混凝土拉伸损伤参数和材料常数,进而得到混凝土单轴抗拉强度和应力-应变全曲线,并用已有试验结果加以验证。结果表明,理论预测结果与试验结果吻合良好。     

高温后再生混凝土三轴受压本构关系

对高温后再生混凝土圆柱体试件(Ф100×200mm)进行了常规三轴加载试验,获得了高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线,拟合了高温后再生混凝土三轴受压本构方程.结果表明:在单向应力下,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线有比较明显的尖峰.随着侧向围压的增加,高温后再生混凝土应力-应变全过程曲线逐渐变得平缓和丰满.高温后再生混凝土三轴受压本构关系曲线变化趋势与普通混凝土类似.所拟合出的高温后再生混凝土三轴受压本构方程能较好拟合试验结果.     

恒高温后圆钢管混凝土轴压短柱弹塑性分析

在已有恒高温后混凝土单轴受压和钢材单轴拉伸力学性能研究的基础上,建立了恒高温后混凝土轴对称三轴受压应力-应变关系和复杂受力下的钢材多轴应力-应变关系。应用连续介质力学,建立了恒高温后钢管混凝土同时受压的同心圆柱体计算模型,采用弹塑性全过程分析理论,建立了恒高温后钢管混凝土轴压组合弹性模量理论计算公式和组合应力-应变关系全曲线的理论表达式,并编制相应的计算程序对恒高温后钢管混凝土轴压短柱受力性能进行弹塑性全过程分析,计算结果与试验结果吻合较好。     

既有混凝土应力-应变曲线方程的研究

根据对已使用了10、20、40年的既有混凝土圆柱体试件进行单轴抗压试验,测得17条应力-应变全过程曲线,并与相同强度的新混凝土应力-应变曲线对比回归出了不同使用年限既有混凝土的应力-应变全曲线方程。试验结果为既有混凝土结构进行非线性分析,预估其使用寿命和对其进行加固改造提供了理论依据。     

混凝土拉伸应力应变关系

本文根据单调轴拉荷载作用下拉伸实验的结果,分析了轴拉荷载下混凝土应力应变全过程曲线的特点以及决定全曲线形状的特征值及其相互关系,提出了混凝土在单调轴拉荷载作用下应力应变全过程曲线方程的解析表达式。     

利用直接拉伸应力-裂缝宽度曲线计算PVA纤维增强水泥基复合材料断裂能的方法研究

分析比较了各国学者针对PVA纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸采用的试件形式和试验方法,发现用矩形长条试件、两端粘贴铝片,并采用闭环试验机、位移控制方法得到的拉伸效果最好,这揭示了应变硬化效果与选择的拉伸方法关系较大。对比了混凝土、钢纤维混凝土和PVA纤维增强水泥基复合材料的拉伸应力-应变曲线,以及由其拉伸应力-应变曲线计算得到的对应应变软化材料和应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线,根据得到的应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线计算出了PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂能是普通混凝土的50倍。     

碳纤维增强混凝土轴向压缩应力应变全过程曲线

通过对不同配合比、不同碳纤维体积含量的混凝土试件进行轴压试验,得到碳纤维增强混凝土(CFC)轴向压缩应力-应变全过程曲线。基于试验结果,提出碳纤维增强混凝土轴向压缩应力-应变全曲线数学表达式,希望为碳纤维增强混凝土基本力学性能进一步研究提供参考。     

不同加载速率下混凝土单轴受压性能大样本试验研究

混凝土结构在动力作用下的非线性行为受加载速率的影响较大。为了研究混凝土在动力作用下应变率效应以及这种效应对随机性的影响,进行了强度等级为C30~C60的普通混凝土棱柱体试件在8个不同应变速率(10-5/s~10-1/s)下的单轴受压应力-应变全过程大样本试验研究(共418个)。试验采用MTS815力学性能试验系统,针对每一工况,对同强度同批浇筑的约16个试件进行相同应变速率的加载。试验获得了不同强度、不同加载速率下混凝土的单轴受压应力均值-应变曲线和应力标准差-应变曲线、峰值应力和峰值应变的统计特征值。研究结果表明:加载速率对混凝土的单轴受压应力均值-应变曲线的影响最为明显,对混凝土的单轴受压应力标准差-应变曲线、峰值应力标准差、峰值应变均值和标准差的影响均不明显。     

不同养护龄期下再生粗骨料混凝土拉伸本构关系

采用MTS疲劳试验机进行了再生粗骨料混凝土轴向拉伸试验,研究分析再生粗骨料取代率对不同养护龄期下再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的影响规律,并提出了再生粗骨料混凝土拉伸本构关系模型.研究结果表明:再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的上升段斜率较普通混凝土低,下降段随着再生粗骨料取代率提高与养护龄期的增长而变陡;再生粗骨料混凝土的弹性模量随着养护龄期的增长呈线性增长,当荷载超过50%之后,其变形模量的下降速度快于普通混凝土;早龄期再生粗骨料混凝土的拉伸峰值应变随着再生粗骨料取代率的增大而增长;养护龄期低于7d时,再生粗骨料混凝土的抗拉强度增长速率快于普通混凝土;再生粗骨料混凝土的拉压比随着养护龄期的增长而下降.     

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。     

钢筋混凝土剪力墙轴拉试验和轴拉刚度理论分析

文章完成截面纵筋率为17%、25%的钢筋混凝土剪力墙轴拉试验。试验结果表明：剪力墙轴拉刚度在混凝土开裂前由钢筋和混凝土共同提供,并随轴拉力的增加逐渐下降;在混凝土开裂时轴拉刚度迅速下降;在开裂后混凝土退出工作,轴拉刚度逐渐趋于截面纵筋刚度。基于试验结果,完成剪力墙的轴拉受力特性和刚度变化特征的理论分析,提出能够描述钢筋混凝土剪力墙轴拉刚度变化特征的二阶段计算方法：在混凝土开裂前及开裂时根据混凝土本构模型获得的受拉弹性模量进行计算,在开裂后则引入纵向受拉钢筋应变不均匀系数进行计算。由此得到的理论值与试验结果更为吻合,更能反映剪力墙在轴拉阶段的受力和刚度变化特征。     

预应力混凝土结构钢绞线有效应力测量与评估方法

预应力混凝土结构中钢绞线的有效应力是确定其承载能力、进行预应力结构安全评估的关键参数。为测量预应力混凝土结构中钢绞线有效应力,提出了测量卸载偏轴应变并乘以修正系数K来确定钢绞线有效应力的方法,进行了应力水平为0.32~0.74时钢绞线加、卸载拉伸试验,基于试验数据,提出了轴向应变、偏轴应变和钢绞线应力的计算关系。结果表明,按轴向应变计算钢绞线的应力误差较大,而按修正后的偏轴应变计算,钢绞线应力计算值与实测值吻合较好。基于试验结果,确定了偏轴应变修正系数K的取值为1.1。     

FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系研究

试验研究了不同数量、不同类型(高强度、高弹模、高延性)FRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系,发现其应力-应变关系曲线可能有软化段也可能没有软化段。指出FRP约束混凝土圆柱的轴向最大应力主要与侧向约束强度或侧向约束刚度有关,而轴向极限应变除了与该两个参数有关外,还与FRP的轴向极限拉应变有关。基于试验及搜集到的数据,提出判断FRP约束混凝土圆柱有无软化段的侧向约束强度与混凝土强度比界限值。基于对FRP侧向约束刚度和强度、FRP轴向极限拉应变、混凝土强度及弹性模量等参数的分析,提出了FRP约束混凝土圆柱有软化段时的峰值应力、峰值应变、极限应力及极限应变计算公式。最后,建议了两个确定FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系模型。与大量试验数据的比较表明,本文建议的公式和模型与试验结果均符合较好。     

再生粗骨料自密实混凝土基本力学性能

通过再生粗骨料自密实混凝土(RCASCC)的工作性能、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度测试和应力应变试验,分析了不同再生粗骨料取代率(R)下RCASCC的工作性能和基本力学性能的变化规律,并提出了RCASCC的应力应变本构方程.结果表明：随着R的增加,RCASCC的工作性能变差,但仍能满足现行规范要求;随着R的增加,RCASCC的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度总体呈现下降趋势,但R=50%时的立方体抗压强度和轴心抗压强度要高于R=25%之时;随着龄期的增长,RCASCC的抗压强度呈现非线性增长的趋势;经验证,所得出的RCASCC轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算关系与普通混凝土换算关系基本一致,RCASCC的应力应变本构方程与普通混凝土的单轴受压本构方程相近.     

预应力混凝土梁的消压弯矩试验方法研究

通过消压弯矩可以求得预应力混凝土梁截面下缘混凝土的有效预压应力、混凝土的抗拉强度、预应力筋的有效拉力和有效拉应力。提出通过加载至开裂并卸载再加载的方法,获得消压弯矩试验值及其他相关参数,所得试验结果与计算结果相吻合。研究表明:提出的消压弯矩试验方法是可行的,截面非对称的预应力混凝土梁在加载弯矩作用下的开裂是一个过程,可以通过应变与加载弯矩的关系曲线推求得到初裂弯矩、全截面的开裂弯矩和消压弯矩,通过布置连续应变片可以找出开裂的具体位置。     

Effects of strain hardening of reinforcement on flexural strength and ductility of reinforced concrete columns

In the evaluation of flexural strength of reinforced concrete (RC) columns, the elastic–perfectly plastic constitutive model is generally used for steel reinforcement, which ignores the strain hardening effect. While some engineers believe that the flexural strength so obtained is on the safe side, others are concerned that underestimation of member strength could lead to inaccurate prediction of overall structural behaviour especially under extreme events. In any case, better understanding of the possible over‐strength and its effects on flexural ductility and failure mechanism is necessary. In this paper, the effects of strain hardening of reinforcement on the flexural strength and ductility of reinforced normal‐ and high‐strength concrete columns are studied based on rigorous full‐range moment–curvature analysis. The study has identified if and how various parameters affect the strain hardening effect, which include axial load ratio, concrete strength, confining stress, reinforcement ratio and the tensile‐strength‐to‐yield‐stress ratio of steel. The effects of strain hardening can be quite significant for RC columns under relatively low axial load and relatively high confining stress. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.