高强高性能混凝土在多轴压下强度与变形性能的试验研究

 利用大型静动真三轴试验机,进行高强高性能混凝土和普通混凝土在不同应力比下的单轴、双轴、三轴压强度与变形试验研究。多轴压试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm,减摩措施为3层黄油中间加3层塑料薄膜的减摩垫层,加载方式为单调比例加载。阐述试件的破坏形态和机制;测得多轴强度、峰值应变和应力–应变曲线,分析应力比对其影响规律;剖析2种混凝土多轴力学性能的差异。试验结果表明：多轴压下2种混凝土极限强度s 3f和峰值应变e 3p在所有应力比下都分别大于其单轴压强度¦c和峰值应变e cp,尤其是在三轴压下更为明显;而且s 3f和e 3p相对于¦c和e cp的提高倍数取决于混凝土的脆硬性、应力状态和应力比。建立在双轴压和多轴应力状态下的高强高性能混凝土和普通混凝土Kupfer-Gerstle和Ottosen破坏准则公式,为2种混凝土结构(如桥梁与隧道工程、地下工程、建筑工程等)在多轴压下的强度分析提供试验和理论依据。     

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.     

聚醋酸乙烯水泥砂浆的性能及其应用

研究掺聚醋酸乙烯水泥砂浆的轴拉和轴压应力－应变关系，抗弯性能以及长期粘结抗弯强度。试验结果表明，掺入聚醋酸乙烯能有效改善砂浆的变形力学性能和粘结强度、施工和易性、并具有良好的耐久性。聚合物砂浆可广泛应用于粘结、修补及结构加因中的钢板粘贴和表面粉刷等。     

高温后混凝土在复杂应力状态下的变形和强度特性的试验研究

本文对普通混凝土经高温后在两向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究。试件尺寸为１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍ。试验过程中测得了混凝土在常温，１５０℃～６００℃等５个温度级作用后的应力─应变关系曲线，分析了主任应力。及其对应的应变随温度的变化规律以及在温度作用后混凝土的二轴强度．应力一应变关系，最大应力处的应变等随主压应力比的变化规律，观察了试件的破坏形态，给出了相应的强度准则。     

高温后混凝土土在复杂应力状态下的变形和强度特性的试验研究

本文对普通混凝土经高温后在两向压荷载作用下的变形和强度特进行了试验研究。试件尺寸为１００ｍｍＸ１００ｍｍＸ５０ｍｍ。试验过程中测得了混凝土在常温，１５０℃－６００℃等５个温度级作后的应力－应变关系曲线，主压应力σ３及其对应的应变随温度的变化规律以及在温度作用后混凝土的二轴强度，应力－应变关系，最大应力处的应变等随主压应力比的变化规律，观察了试件的破坏形态，给出了上应的强度准则。     

增强与增韧钢纤维混凝土的轴拉试验研究

本文根据四种钢纤维混凝土轴拉应力应变关系的试验结果,将其分为增强与增韧钢纤维混凝土两大类,通过对其强度、极限拉应变、断裂能和特征尺寸的分析比较得出增强与增韧钢纤维混凝土的区别.     

超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则，考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素，设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验，考察UHPC三轴破坏形态，分析三轴应力-应变关系全曲线，揭示强度和变形性能指标变化规律，提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明：三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型，围压对裂缝形成与分布影响显著；UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分；施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能，当围压从0 MPa增至40 MPa时，峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时，峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力；围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大，钢纤维的影响次之，聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则，模型预测结果与试验结果吻合较好。     

岩石在伺服条件下的渗透性与应变、应力的关联性特征

根据伺服渗透试验所获得的渗透率－应变关系与应力－应变关系，分析了全应力－应变过程中岩石渗透性随变形的变化特点及软、硬岩渗透率－应变关系的主要差异和渗透率－应力之间的关联性，对破坏前的岩石渗透率－应力关系所作的耦合结果表明：对于峰值应力前的变形段，不同岩性的渗透率－应力关系曲线表现有相近的几何特征，且二者的对应性和分段规律十分明显。基于这种特点，提出了临界抗渗强度和起始渗透率两个特征值，建立了峰值应力前岩石渗透性－应力关系数学表达式，并阐述了这两处特征参数的物理意义和工程意义。     

钢纤维混凝土轴压应力-应变曲线试验研究

作为钢纤维混凝土配合比直接设计方法的研究工作的重要内容,采用4个平行于棱柱体试件对称放置的弹簧作为刚性辅助架,在普通压力试验机上成功地测得了纤维体积率0～2.0％、裹浆厚度0.8～1.2 mm、强度等级为CF40的钢纤维混凝土轴压应力-应变全曲线.根据试验结果,分析了纤维体积率和纤维裹浆厚度对钢纤维混凝土轴压强度、应力-应变曲线以及轴压韧性比的影响.表明钢纤维混凝土的轴压强度和韧性比随着纤维体积率的增加而提高,存在合理的纤维裹浆厚度使得钢纤维混凝土获得优良的轴压韧性.提出了与试验结果符合良好的钢纤维混凝土轴压应力-应变曲线计算理论模型.     

轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

本文采用多轴应力下Ottosen混凝土应力 应变关系及Ottosen破坏准则 ,以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件 ,通过计算机编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力 应变关系曲线进行了计算 ,并与试验结果进行了对比。以往国内外大部分关于FRP约束混凝土的计算方法都主要以试验为基础 ,将试验得出的应力 应变关系曲线用数学公式进行拟合 ,然后通过试验数据来确定式中的参数。本文方法主要是通过理论推导得出的 ,这不同于以往的半经验性计算方法     

钢结构的防火设计原则和保护措施

分析了高温下结构钢的应力应变,蠕变和松弛问题;指出了钢结构抗火设计的重要性与设计原则;介绍目前采用的防火保护措施。     

应变路径试验方法及其在应变软化研究中的应用

阐述了应变路径试验研究的意义、试验技术和试验步骤，对如何改善应变路径的控制精度提出了具体方法。作为应用，文中介绍了用应变路径试验方法研究砂土应变软化的一些成果。试验结果表明，应变路径对砂土的硬化和软化有很大影响     

聚氨酯硬质泡沫材料本构研究及其在夹芯板中的应用

为了研究聚氨酯硬质泡沫材料的应力-应变特性及泊松比,对聚氨酯硬质泡沫材料在室温下进行了加载速率为2 mm/min准静态拉伸、压缩、剪切试验。结果表明,聚氨酯聚氨酯硬质泡沫材料在抗压方面有良好的延性性能,而在抗拉、抗剪方面则表现为明显的脆性;泊松比则具有一定的离散性,一般约0.25左右;另外,基于其应力-应变关系曲线,对其本构关系进行拟和回归,并将其应用到金属夹芯板试验有限元模拟中来,结果表明:有限元模拟结果与试验结果有较好的吻合。     

宝钢四号高炉炉体安装应力、应变检测

针对宝钢四号高炉炉体快速安装工程的实际,在提升重量大、安装时间紧的情况下,为保证施工安全,提高工作效率,对提升框架进行了应力应变跟踪检测,解决了大型构件应力应变检测的一些关键技术。     

筒仓结构的温度应力

本文为解决"钢筋混凝土筒仓设计规范"(国家标准GB50077-2003)修订中有关温度应力的设计规定问题,系统地论述了温度应力的作用原理及计算方法。     

碳纤维布约束混凝土应力-应变全曲线的试验研究

在合理评定碳纤维布有关力学指标的基础上 ,进行了碳纤维布约束混凝土的受压性能试验。根据试验研究了碳纤维布使用量对普通混凝土抗压强度和变形性能的影响。试验研究发现 :试件包裹碳纤维布后可以提高混凝土的抗压强度 ,并可有效地改善混凝土的变形性能 ,其效果随碳纤维布用量的增加而增大 ;在碳纤维布用量相同的情况下 ,分条包裹的效果要优于整条包裹的效果 ,即碳纤维布在实际工程应用中有个利用效率的问题。将碳纤维布用量折换成等效箍筋用量 ,同时根据理论分析和试验结果提出了碳纤维布约束混凝土的受压应力 应变全曲线方程     

单轴压力下56.3～164.9MPa混凝土的应力-应变关系

本文通过对21组抗压强度达56.3～164.9MPa的高强/超高强混凝土棱柱体单轴受压下的性能研究,回归得出了轴压强度、峰值应变与抗压强度的关系式。同时,本文引入修正系数k,实现了不同强度等级混凝土应力-应变曲线上升段关系式的统一。研究发现,修正系数k随混凝土抗压强度提高而逐渐由0增大至接近1,这与应力-应变曲线上升段由抛物线向直线过渡的结论一致。当k=0时,该模型与HOGNESTAD公式一致。文末,仅通过混凝土立方体抗压强度,建立了不同强度等级混凝土的应力-应变曲线上升段本构关系,该模型结果与试验结果吻合很好。     

钢管高强混凝土应力-应变全曲线试验研究

通过 2 2根钢管高强混凝土柱的轴压试验 ,验证了高强混凝土结构技术规程有关钢管高强混凝土构件初始压缩刚度的算式。研究给出套箍指标为 0 2 8～ 1 1的钢管高强混凝土峰值应力、峰值应变、平台应力 (即残余应力 )、平台初始应变的算式 ;给出了钢管高强混凝土应力 应变全曲线方程及曲线参数的建议公式     

Bukit Timah花岗岩的动态本构关系

用预埋于不同位置的压力探头，监测冲击产生的平面应为波在岩石试件中的应力历史波形。对应力波经过Lagrange分析得到BukitTimah花岗岩的动态本构关系。在一维应变状态下，BukitTimah花岗岩的应力依赖于瞬态应变和应变率，以及波动过程的应变率历史。     

混凝土受压力学性能统一计算方法

目前国内对普通混凝土(C60以下)、高强混凝土(C60～C100)和超高强混凝土(C100以上)的力学性能指标采用分区描述,导致不同计算公式在分区边界处计算结果误差较大,且适用性较差。本文通过对国内大量的普通混凝土、高强混凝土和超高强混凝土轴心受压试验研究资料的重分析发现混凝土强度等级在C10～C140范围时其各力学性能指标均具有连续变化规律。本文基于统计分析方法,提出了适用于各种混凝土强度等级的尺寸换算系数、轴心抗压强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和混凝土轴心受压应力-应变全曲线等统一计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好。本文研究成果对进一步开展混凝土结构的非线性有限元分析和设计具有参考价值。