考虑温度对于弹横影响效应的大体积混凝土施工期应力计算

阐述了水泥水化反应遵循物理化学反应中Arrhenius方程的规律,用“等效龄期”的概念考查了温度对于混凝土弹性模量的影响,进行了某碾压混凝土拱坝施工期温度场的计算,并利用该温度场及“等效龄期”进行了应力场的计算,该应力计算中包含了温度及自重徐变应力。对比了20℃定温下弹模变化的应力场。考虑温度对于混凝土弹模影响的计算结果是趋于危险情况的。     

基于龄期度法对早龄期混凝土结构温度应力的分析

为合理确定早龄期混凝土的性能,考虑养护温度对混凝土力学性能的发展过程及终值的影响,引入了龄期度法,并以某高层大体积混凝土基础底板的温度场和应力场的有限元计算为例,讨论了应用龄期度法对早龄期混凝土结构温度应力计算问题。在有限元分析中应用龄期度法,要求每个单元都具有不同的材料属性,并且每个单元的材料属性都要随荷载步改变,计算中满足了上述两个要求,并通过计算说明了该基础底板实测内外温差超过规范规定的温差限值而未出现裂缝的原因。     

基于微预应力-固结理论的早龄期混凝土高温拉伸徐变试验与模拟

研究了早龄期混凝土高温拉伸徐变特性,建立起能够考虑混凝土内部水化热和外界环境温度影响,并且适用于早龄期混凝土拉伸徐变的数值计算方法。采用自行设计的门式徐变加载设备和环境箱控制系统,进行了室温（23℃）和高温（43℃）环境下的混凝土拉伸徐变试验,加载龄期分别为1 d、7 d和28 d。利用徐变试验结果确定模型的计算参数,进而模拟、验证温度因素对于混凝土拉伸徐变的影响。研究结果表明,早龄期混凝土的拉伸徐变对混凝土的加载龄期和温度变化非常敏感,基于微预应力-固结理论建立起考虑温度效应和早龄期特征的数值模型,可以较好地描述不同温度历史下的早龄期混凝土拉伸徐变特征。模型采用应力-应变增量关系进行数值计算,能够为通用有限元软件徐变分析的二次开发提供基础。     

均匀热流下导热裂纹Ⅱ型温度应力强度因子的解析解

研究含中心裂纹无限大板受远场均匀热流作用,热流密度方向与裂纹有一夹角的情况。当垂直于裂纹面方向有定量热流穿过裂纹时,采用复变函数理论,得出了温度、应力与位移场解析解。利用位移单值条件,确定出温度应力强度因子的解析表达式。针对铝合金LY12材料进行了数值计算,研究了裂纹导热情况与热流方向对温度场及温度应力强度因子的影响。研究表明:该文给定的温度边界条件下,只产生Ⅱ型温度应力强度因子,不产生Ⅰ型温度应力强度因子。热荷载可等效为一个远场均匀作用的剪应力。Ⅱ型温度应力场取决于热流密度沿垂直裂纹面方向的分量,平行于裂纹方向的热流分量对温度应力场没有影响。     

多裂纹导电薄板电热温度场和应力场的计算

讨论了对带有n个共线裂纹的薄板,在无穷远处加载电流实施止裂时板内的温度场和应力场。文中利用了复变函数的方法计算得到了电流场、温度场和应力场的分布状态。计算中考虑了材料热传导系数、线胀系数、弹性模量随温度的变化。作为算例,以带有两个共线裂纹、牌号为2132GH的高温合金制成的薄板进行了计算,给出了应力、温度与加载的电流密度及裂纹尺寸的关系;分析了导热系数随温度的变化对温度场数值的影响。     

混凝土底板浇筑温度应力的解析解

采用分离变量法和叠加原理给出了混凝土底板-维瞬态温度场的解析解,后用三维热弹性理论和状态方程解法导出双向Winker地基上混凝土底板浇筑温度应力的解析解。本方法能够计入混凝土底板浇筑过程中弹性模量随混凝土龄期的变化、分层浇筑过程、层间停歇浇筑时间长短等对底板温度应力的影响。     

玉石水库坝体劈头裂缝原因分析

本文采用三维有限元对玉石水库6^#坝段进行施工仿真计算, 考虑了混凝土入仓温度、混凝土分区、坝底基础情况和坝段长度等因素的影响,通过分析各模型的温度场－应力场,研究该坝段出现劈头裂缝的原因。     

大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法

本文对大面积混凝土梁板结构温度应力分析方法进行探讨,从混凝土徐变计算的龄期调整有效模量法(T-B法)出发,通过对比典型框架在混凝土收缩及温度变化作用下的弹性和徐变解析解,提出了框架结构约束系数和徐变应力折减系数的概念及计算方法,结合框架结构空间弹性有限元分析,得到了大面积混凝土梁板结构温度应力分析的徐变应力折减系数法。与现场长期测试结果的比较表明,该法计算简便,计算结果与测试结果有较好的一致性,可以满足工程设计精度要求。     

基于并层单元的大体积混凝土水管冷却温度场热-流耦合精细计算

热-流耦合精细算法能准确反映冷却水管附近温度梯度,从而精确计算大体积混凝土水管冷却温度场,然而该方法在有限元计算中存在前处理规模大、计算效率低的缺点;依据混凝土的热力学参数随龄期变化特性和混凝土水管冷却温度场分布规律,开发了一整套热-流耦合精细计算的前、后处理程序,在计算过程中依据龄期特性对混凝土单元不断进行并层处理,从而实现了大体积混凝土水管冷却温度场整体-局部一致模型的快速建立和高效精确数值模拟。数值计算算例表明该方法能在保证计算精度的同时,极大地降低有限元计算过程中的单元规模,有效地节约了计算时间,提高了计算效率,使得大体积混凝土温度场全过程精细数值仿真得以实现。     

非等温粘弹流体平板收缩流的数值模拟

基于线性PTT本构模型对非等温粘弹流体4∶1平板收缩流进行了模拟,其中分子松弛时间、聚合物黏度与温度的依赖关系通过WLF公式描述。控制方程采用同位网格有限体积法求解,速度-压力以及速度-应力间的耦合采用动量插值技术处理。文中给出了不同We数下粘弹流体等温和非等温情况下流场和应力场的变化情况,分析了温度对流场和应力场的影响,考察了Pe数、We数以及能量方程中参数k对温度场的影响。     

基于变轴力和定轴力试验对比的钢筋混凝土柱恢复力滞回特性研究

在讨论了框架柱在地震作用下轴力变化规律的基础上,通过由变轴力柱和定轴力柱的低周交变加载试验获得的恢复力滞回曲线对比,给出了用各个“轴力变化半周”的“等效滞回轴力”修正恢复力骨架曲线,和用“等效累积滞回轴力”随时间步长调整累积强度退化系数从而修正恢复力滞回曲线的再加载刚度的建议。该建议能更有效、更方便地反映轴力变化的整个历程对变轴力柱恢复特征的影响,有利于提高钢筋混凝土杆系结构非弹性地震反应分析的有效性。     

考虑多因素的浇筑式沥青混凝土动力特性研究

浇筑式沥青混凝土心墙坝因在严寒条件下可施工和变形协调能力良好等优点,在新疆得到广泛应用。新疆是地震高发区,因此迫切需要对浇筑式沥青混凝土心墙坝的抗震性能进行研究。针对新疆某典型浇筑式沥青混凝土心墙坝工程,以该坝的心墙防渗材料为研究对象进行动三轴试验,研究在不同主应力比、围压和振动频率下浇筑式沥青混凝土的动力特性。分析结果表明,在不同主应力比、围压和频率下,心墙浇筑式沥青混凝土各动应力-应变骨干线变化规律基本相同,变化趋势与双曲线相符。围压与主应力比对动应力-应变骨干线的影响非常明显,而频率的影响很小。浇筑式沥青混凝土材料在各因素影响下的动弹性模量变化趋势也基本一致。在不同围压与主应力比下,最大动弹性模量公式计算值小于试验拟合值,最大相对误差分别达到16.6%和18.2%。因此,对动弹性模量表达式进行了修正,采用修正公式进行计算并与试验拟合值进行对比,两者结果较为吻合,最大相对误差分别减小到3.0%和2.0%。     

非均质地基上高拱坝的光弹性研究

非均质地基上高拱坝应力分析是目前坝工设计中的一个重要而又复杂的问题。本文介绍了国內某大型重力拱坝光弹性整体模型试验研究实例,其中包括变弹模组合模型浇制、水砂压荷载模拟及主要试验成果,分析了在水压和泥砂压力作用下非均匀基础上高拱坝的受力特点和工作状态,论述了基础弹模变化和不对称性以及局部低变模区的存在对坝体应力的影响。     

不同超低温温度区间冻融循环作用混凝土弹性模量软化性能试验研究

通过混凝土经历10℃~-40℃、10℃~-80℃和10℃~-160℃等3种典型的超低温温度区间冻融循环作用试验,探讨不同的温度区间和冻融循环作用次数对混凝土弹性模量的影响。结果表明,随冻融循环作用次数的增加,上限温度时因冻融损伤累积使混凝土的弹性模量呈逐渐软化趋势,其中下限温度较低温度区间的变化趋势最为明显;下限温度时因混凝土内孔隙水结冰使混凝土弹性模量呈先增大后减小趋势,且较上限温度时的变化幅度更大。不同温度区间的混凝土相对弹性模量差以及上下限温度时单次冻融软化指标和累积冻融软化指标均存在明显的差异且变化规律较为复杂。该文还由试验结果拟合出混凝土相对弹性模量与超低温冻融循环作用的温度区间和次数间的关系式。所获得的这些结果可为LNG储罐类混凝土结构的设计和安全性能评估提供参考。     

Testing Concrete E‐modulus at Very Early Ages Through Several Techniques: An Inter‐laboratory Comparison

The design of concrete structures is based on calculation rules, which often do not take into account the very early age behaviour of the material. However, during this period, structural concrete is subjected to strains due to the hydration process of cement. If these strains are restrained by concrete itself or surrounding boundaries, stresses start to build up that can lead to the formation of cracks. Among the parameters involved in the stress build up, the stiffness evolution is of major importance. This paper reports the use of eight different techniques aimed at stiffness evolution assessment, applied on the same concrete mix, in a round robin experimental test within three laboratories. The observations are compared after having expressed the results at the same equivalent age. Both the loading stress rate and amplitude are observed to have an effect of limited importance on the determination of the quasi‐static elastic modulus, which might be explained by very short term creep. Ultrasonic measurements provide values of E‐modulus that are higher than the values provided by the quasi‐static tests at the time of the concrete setting. Similar mechanisms associated to very short term creep could explain the difference between the quasi‐static and high‐frequency elastic modulus.     

Effect of a heating–cooling cycle on elastic strain and Young’s modulus of high performance and ordinary concrete

In this paper, the variations of elastic strain and Young modulus of high performance concrete and ordinary concrete during a heating?Ccooling cycle is presented. For the HPC, two heating rates are applied: 1.5 and 0.1?°C/min corresponding respectively to accidental and service conditions. For ordinary concrete, the results of service conditions are given. The temperatures of 400 and 220?°C are the heating??s final temperature phase of the accidental and service conditions respectively. The present work analyses the differences between the value of the elastic strain and the Young??s modulus at the beginning of the test (at ambient temperature), the end of the heating part and the end of the cooling part of each variation. Indeed, during the heating phase, the corresponding heating rates are applied until successive constant temperature levels are achieved: 150, 200, 300 and 400?°C for the high-performance concrete under accidental conditions and 140, 190 and 220?°C for both high-performance and ordinary concrete under service conditions. Those applied temperatures are maintained for several hours to ensure the stabilisation of internal temperature and physico-chemical thermo dependent processes. Moreover, the influence of the difference in mix concretes between the two types of concretes and the heating rate influence on those variations is also presented.     

粘贴片材加固混凝土梁的粘结剪应力分析

在受拉区表面粘贴加强片是加固混凝土梁的一种有效方法。本文在弹性理论的基础上,推导了受任意线性分布荷载作用下的混凝土梁采用粘贴加强片加固时,加强片端部粘结剪应力和最大粘结剪应力的计算公式。本文方法和有限元方法基本吻合。结果表明,最大锚固剪应力不但和粘胶层厚度、弹性模量有关,还和加强片厚度、弹性模量及长度有关。采用本文方法可以对加强片端部最大锚固剪应力进行验算,防止混凝土梁出现局部受拉破坏。本文研究结果将为进一步完善我国有关规范提供重要的参考资料。     

不同温度环境中沥青混凝土动态抗压性能试验研究

为研究沥青混凝土在不同温度环境中的动态力学特性,该研究在-20~30℃和10-5~10-2 s-1条件下对其进行了动态抗压试验研究。试验结果表明:温度和应变速率对沥青混凝土的力学性能有显著影响,降低温度或增加应变速率导致抗压强度和弹性模量增加,峰值应变减小;当温度大于20℃或小于-10℃时,应变速率由10-5 s-1增加到10-2 s-1,温度对抗压强度和弹性模量的影响逐渐减小,该研究提出的温度影响因子经验公式较好地反映了抗压强度和弹性模量随温度变化的规律。在-20~0℃温度区间,抗压强度和弹性模量的动态增强因子随应变速率呈线性增长;在0~30℃温度区间,抗压强度和弹性模量的动态增强因子随应变速率呈非线性增长。在此基础之上,基于时温等效原理,建立了沥青混凝土抗压强度和弹性模量的计算模型。该模型考虑了温度和应变速率对沥青混凝土的共同作用,与试验结果吻合较好。     

拱坝应力的非线弹性分析

将拱坝及其周围地基作为一个完整的研究对象．按全量型进行非线弹性分析．对不同的应力状态应用不同的强度准则．对不同的破坏状态应用不同的本构方程，并考虑材料的软化．对不同的破坏状态应用不同的弹性矩阵．本文最后给出了非线弹性本构关系分析的框图和一个拱坝非线弹性分析的例子。     

短纤维增强混凝土应力传递剪滞理论的改进

根据混凝土的非线弹性性质、纤维端部应力和由于温度变化产生的温度应力对剪应力及纤维正应力的影响,对短纤维增强混凝土应力传递的剪滞理论进行改进。结合碳纤维增强混凝土分析了混凝土应变、纤维端部正应力系数和温度差对应力传递的影响。认为在混凝土弹性阶段剪应力和纤维正应力受应变影响较小,塑性阶段应变对应力传递影响较大;纤维端部应力系数对剪应力和纤维正应力表现为线性影响;剪应力与温度变化呈同方向变化,但纤维正应力不受温度影响。