酸雨对再生骨料混凝土实心砖砌体抗压性能影响试验研究

为了研究酸雨腐蚀对再生骨料砖混凝土实心砖砌体抗压性能的影响,该文以32榀相同特性的再生骨料混凝土实心砖砌体抗压试件为研究对象,利用国内先进的人工模拟大气环境实验室,对其进行喷淋-光照循环加速腐蚀试验及轴心抗压试验,对比分析了试件抗压强度、破坏形态、弹性模量和应力-应变关系随腐蚀循环次数的变化。试验结果表明:经酸雨腐蚀后的再生骨料混凝土实心砖砌体开裂荷载较小,裂缝出现较早,破坏相对严重;随着腐蚀次数的增加,应力-应变曲线斜率逐渐减小,弹性模量逐渐降低,抗压强度呈先升后降的趋势。经300次酸雨腐蚀,抗压强度下降29%,弹性模量下降42%。     

碱矿渣陶粒混凝土砌块砌体受压本构关系

为考察碱矿渣陶粒混凝土砌块砌体的受压本构关系及基本力学性能,完成了126个用碱矿渣陶砂砂浆和碱矿渣陶粒混凝土砌块砌筑的砌体试件的轴心抗压试验。研究结果表明:当砌块抗压强度和砌筑砂浆抗压强度相同时,由于碱矿渣陶砂砂浆收缩大,该类砌体的峰值压应变、极限压应变均低于普通混凝土砌块砌体。建立了以砌体抗压强度、砌块抗压强度和砌筑砂浆抗压强度为自变量的这类新型砌体峰值压应变、极限压应变以及弹性模量计算公式。     

不同加载速率下CA砂浆的抗压性能试验

通过CA砂浆在不同加载速率下的单轴抗压试验,研究CA砂浆在高频荷载冲击等复杂外界条件下的抗压性能,分析了CA砂浆试件破坏模式、应力应变关系、抗压强度和弹性模量的变化规律,并根据试验结果建立了CA砂浆在不同加载速率下的应力应变关系。结果表明:CA砂浆的抗压强度和弹性模量随加载速率增大而增大;根据试验和理论曲线的对比结果,提出的应力应变模型能够合理地描述CA砂浆在不同加载速率下的应力应变关系。     

喷射混凝土抗冻性及冻融损伤力学行为实验研究

为系统研究喷射混凝土抗冻性能,采用快冻法,对普通喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土进行快速冻融实验,并与同配合比模筑混凝土进行对比,研究模筑混凝土与喷射混凝土抗冻性能差异;而后对冻融循环后试件进行微观结构观察,分析其性能劣化机理。结果表明,随着冻融循环次数增加,试件相对动弹性模量、质量损失率、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度呈下降趋势,且模筑混凝土性能衰减程度远大于喷射混凝土。而此时试件内部微气孔相互连通继而发展成为微裂缝,凝胶体在冻胀压力及过冷水渗透压作用下结构酥松且部分流失,进一步加剧试件性能劣化速度;钢纤维的加入可显著改善喷射混凝土内部微观孔结构,提高其抗冻性能。同时,对冻融循环50,100,150及200次后试件进行轴心抗压强度实验,分析冻融损伤对试件应力-应变曲线的影响。随着冻融损伤的加剧,试件弹性模量及峰值应力减小,峰值应变和极限应变增大,应力-应变曲线趋于扁平。经相同冻融循环次数作用时,钢纤维喷射混凝土峰值应变和极限应变增大,说明钢纤维的掺入可显著提高喷射混凝土延性及韧性。     

冻融循环后粉煤灰陶粒混凝土定侧压下的强度和变形性能试验研究

利用混凝土静、动三轴试验系统,完成了粉煤灰陶粒混凝土立方体试件在4组不同冻融循环次数、4种恒定侧压下的双轴压压强度和变形性能试验。考察了不同侧压应力水平下试件的破坏形态和试件表面裂缝分布及走向特征。测量了4种侧压应力水平下的极限抗压强度及两个加载方向的应变值,并根据试验结果系统分析了定侧压下粉煤灰陶粒混凝土双轴压压极限强度和变形性能(包括峰值应变、应力-应变关系曲线、弹性模量)随冻融循环次数和侧压应力水平的变化规律,建立了考虑冻融循环次数和侧压应力水平的主应力空间的双轴压压强度准则,为寒冷海洋环境条件下粉煤灰陶粒混凝土结构在经受双轴压压荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。     

土坯砌体单轴受压本构模型研究

通过土体材料的土工试验及泥浆立方体、土坯和土坯砌体单轴抗压试验,分析了土体材料的工程性质和单轴受压下土坯砌体的应力-应变关系。建立了泥浆立方体、土坯和土坯砌体的弹性模量与其抗压强度之间的关系方程,提出了土坯砌体抗压强度的简化计算公式。基于Weibull分布的损伤统计强度理论,利用应力-应变曲线峰值点的特征,建立了损伤修正统计本构模型,并与试验数据进行了比较,验证了损伤修正统计本构模型。研究表明:土坯砌体损伤统计本构模型,在峰值应力前期,损伤修正统计本构模型与试验数据吻合很好;在峰值应力后期,由损伤修正统计本构模型计算的应力值比土坯砌体试验应力值偏小。研究结果可为土坯砌体墙的抗震性能研究提供理论参考。     

海水侵蚀后混凝土三轴强度准则研究

为了有效评估海水侵蚀后混凝土的力学性能,该文开展了混凝土在海水干湿循环作用后各项基本力学性能衰减规律的试验研究,基于大型动静载伺服刚性试验机,研究了海水干湿循环作用次数分别为0次、10次、20次、30次、40次、50次和60次下的混凝土应力-应变关系。根据混凝土应力-应变曲线,总结混凝土弹性模量、抗压强度的衰减规律。根据单轴力学性能退化规律和损伤力学基本理论,总结混凝土侵蚀作用后的三轴OTTOSEN强度准则。试验现象表明:随着干湿循环次数的增多,混凝土轴心抗压强度、弹性模量等力学性能指标的下降程度均逐渐加大。该文研究可为建立符合实际工程的混凝土结构受海水侵蚀后的抗裂设计理论提供基础资料。     

微粒混凝土受压应力应变全曲线试验研究

采用一种特制的刚性辅助装置,进行了微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线试验研究,得到一系列应力应变曲线。对微粒混凝土和普通混凝土的立方体抗压强度与棱柱体抗压强度的关系、棱柱体抗压强度与峰值应力所对应应变的关系及棱柱体抗压强度与初始弹性模量的关系进行了分析,虽然微粒混凝土的力学性能与普通混凝土的力学性能存在一定的差别,但主要力学性能还是相似的,在模型试验中微粒混凝土是可以用来代替普通混凝土进行结构试验的。同时也验证了刚性辅助装置在测量微粒混凝土和普通混凝土的应力应变全曲线时的有效性。     

围压对Ⅱ型CA砂浆力学性能的影响

对不同围压下的CRTS-Ⅱ型CA砂浆进行了三轴压缩试验,并测定CA砂浆的应力应变曲线。分析了峰值应力、峰值应变、残余强度及弹性模量随围压的变化规律,并对其进行线性拟合。结果表明,随着围压的增大,应力应变曲线峰值处逐渐平缓;峰值应力、峰值应变及残余强度逐渐变大,弹性模量基本不变;CA砂浆试件破坏时的裂缝与轴线的夹角逐渐增大。     

水泥砂浆冻融循环后单轴抗压强度试验研究

水泥砂浆在使用过程中经常会受到冻融循环的影响。本文通过模拟试验的方法,探讨了不同水灰比水泥砂浆在不同冻融循环次数下的单轴抗压强度和应力应变关系。试验结果表明,随冻融循环次数的增加,水泥砂浆应力应变关系曲线逐渐扁平,峰值应力点明显下降和右移,表明抗压强度降低,峰值应力点的应变成倍地增大。同时,本文得出了冻融循环腐蚀下水泥砂浆抗压强度随冻融次数变化的近似计算模型,对水泥砂浆在复杂环境中的应用有重要的参考价值。     

不同应变率下岩-煤-岩组合体冲击动力试验研究

为了研究岩-煤-岩组合体动态力学性质,利用直径为75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)在5种不同应变率下对组合体试件进行单轴动态冲击压缩试验。研究结果表明:气压与子弹速度之间、冲击速度与应变率之间、应变率与动态弹性模量之间、应变率与动态抗压强度之间、应变率与分维数值之间都近似呈线性关系;σ-ε曲线在近似直线上升到峰值应力的75%左右时,随着应力的增加,曲线斜率逐渐降低,直至达到应力峰值,试件破碎后,呈现跳崖式下降现象;岩-煤-岩组合体在应变率较低时沿着加载方向轴向劈裂破坏,但伴随着应变率的升高,岩块分布也逐渐呈现细粒化,破碎程度也随之增强,块度分维数值也呈线性升高。     

单调荷载下Q345钢焊缝金属的延性断裂性能研究

为了研究Q345钢焊缝金属的延性断裂性能,对9个试件进行了单调荷载下试验研究,试件设计考虑了不同应力三轴度和洛德角分布范围。分别采用Swift、Voce及Swift-Voce混合强化模型,拟合得到了能预测到断裂时的完整应力-应变曲线,其中Swift-Voce混合强化模型模拟各试件荷载-位移曲线精度最好。采用VGM,改进SWDM和Lou模型3种断裂模型,通过编写UVARM子程序,校准了各模型的材料参数,并对各试件进行了有限元断裂模拟预测,比较分析了各个模型的预测精度。结果表明,VGM模型对接近于平面应变状态的矩形缺口和槽板试件的预测结果误差较大,而改进SWDM和Lou模型通过引入洛德角参数来描述偏应力状态,对不同应力状态的试件断裂预测结果精度更高,模型的适用性更好。     

钢纤维砂浆空心砖砌体抗压强度试验研究

本文通过对１８个空心砖砌体抗压试件的试验研究,对比了普通砂浆砌筑的抗压试件、钢纤维砂浆砌筑的抗压试件和用两种砂浆一定间一皮砌筑的抗压试件的抗压强度和破坏形态的异同,表明用钢纤维砂浆砌筑的体抗压强度可提高约１５％。     

冻融和热冲击循环作用后红砂岩SHPB试验和本构模型研究EI北大核心CSCD

为研究冻融(freeze-thaw,F-T)循环和热冲击(thermal-shock,T-S)循环对红砂岩动态力学性能的影响。利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆试验装置,对长径比为0.5的红砂岩试件开展F-T循环和T-S循环后的冲击压缩试验,对比分析了F-T循环和T-S循环次数对红砂岩动态力学参数和微观结构的影响。试验结果表明:红砂岩的动态应力-应变曲线可分为弹性、塑性和破坏阶段;其纵波波速、干密度、动态峰值应力、弹性模量、平均破碎块度均随循环次数的增加逐渐下降,而孔隙率、峰值应变、吸收能、比能量吸收值、质量分形维数则逐渐增大;通过对比岩石微观形貌特征发现,相同循环次数条件下,T-S循环对红砂岩内部的损伤程度较F-T循环更加明显;基于黏弹性朱-王-唐模型,建立了能够考虑F-T/T-S循环损伤的红砂岩动态本构模型;通过对比模型和试验得到的动态应力-应变曲线,验证了模型的准确性和适用性,该模型能够较好地反映冲击荷载作用下F-T/T-S循环后红砂岩的动态强度和变形特性。     

超低温环境下混凝土本构关系试验研究

针对超低温下混凝土本构关系进行试验研究,通过对试验数据整理分析,得出在20℃、0℃、?40℃、?80℃、?120℃、?160℃六个温度点下的应力-应变全曲线。该试验以抗压强度、弹性模量、峰值应变为主要测试指标。试验结果表明,试验温度越低,试件的破坏越迅速,测得的应力-应变全曲线下降段越短且越陡峭。随着温度降低,混凝土的峰值应变减小,脆性增大,强度与弹性模量均有所提高,且各自的提高程度与温度有关,全曲线的上升段与下降段可以用三次多项式与有理式分别拟合。     

不同循环上限荷载下泥质石英粉砂岩力学特性试验研究

通过开展循环加卸载转单调加载试验和疲劳破坏试验,揭示循环荷载下泥质石英粉砂岩的变形和力学响应特征。试验与研究结果表明,当循环上限荷载位于疲劳强度前后,试件的轴向和横向累计残余应变由单调递增凸曲线向凹曲线延伸,滞回环间距由“疏-密”向“疏-密-疏”发展,残余应变率和滞回环相对面积由L形向U形转化;弹性模量由初始快速上升、下降、缓慢稳定发展3个阶段向单调递减凹曲线转凸曲线衰减;而横向-轴向应变比则由单调递减凹曲线,转变为单调递增凸曲线,然后向凹曲线延伸;随上限荷载的增加,循环加卸载3000次后泥质石英粉砂岩抗压强度先增大后减小,最大增幅较单轴抗压强度高13.62%,而当上限荷载小于单轴压缩弹性上限时,循环荷载作用后的岩石抗压强度略小于单轴抗压强度;当试件发生疲劳破坏时,疲劳寿命与上限荷载呈幂函数分布,疲劳强度约为单轴抗压强度的80%~89%。试件弹性模量整体随着循环上限荷载先增大后减小,而横向-轴向应变比则随上限荷载的增加而增大;提出了循环荷载的“薄弱结构断裂效应”和“压密嵌固效应”,探讨了循环加卸载过程中多孔弱胶结岩石的强度变化特征和力学参数演化机制。     

冻融红砂岩的SHPB试验研究及细观分析EI北大核心CSCD

使用100 mm直径分离式霍普金森压杆对不同冻融循环次数的红砂岩试件进行冲击试验,得到了冻融红砂岩的应力应变曲线,分析了峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化。使用扫描电镜对冻融后的岩样进行检测,分析了冻融循环对红砂岩的影响。研究结果表明,随冻融次数的增加,峰值应力降低,且峰值应力具有明显的应变率效应,采用峰值应力相对损失量ξ对不同应变率作用下的试件进行归一化处理,ξ随冻融循环的进行近似线性变化。随冻融循环次数的增加,峰值应变逐渐增加,试件的弹性模量逐渐降低。利用扫描电镜对冻融试件的进行扫描,发现冻融循环后红砂岩试件的胶结物质大量脱落,颗粒间联接减弱。定量分析表明,孔隙面积的增加与红砂岩强度的降低有明显的相关关系。     

冻融红砂岩的SHPB试验研究及细观分析

使用100 mm直径分离式霍普金森压杆对不同冻融循环次数的红砂岩试件进行冲击试验,得到了冻融红砂岩的应力应变曲线,分析了峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化。使用扫描电镜对冻融后的岩样进行检测,分析了冻融循环对红砂岩的影响。研究结果表明,随冻融次数的增加,峰值应力降低,且峰值应力具有明显的应变率效应,采用峰值应力相对损失量ξ对不同应变率作用下的试件进行归一化处理,ξ随冻融循环的进行近似线性变化。随冻融循环次数的增加,峰值应变逐渐增加,试件的弹性模量逐渐降低。利用扫描电镜对冻融试件的进行扫描,发现冻融循环后红砂岩试件的胶结物质大量脱落,颗粒间联接减弱。定量分析表明,孔隙面积的增加与红砂岩强度的降低有明显的相关关系。     

冻融环境下砖砌体组合墙的抗震性能试验

为研究冻融大气环境下构造柱-圈梁约束砖砌体墙的抗震性能,利用气候模拟实验室对4片组合单墙片和4片组合双墙片试件进行了加速冻融试验,进而对其进行了拟静力加载试验。试验结果表明:试件在低周反复荷载作用下均表现为剪切破坏,冻融环境对砖砌体组合墙的破坏形态有一定影响;随着冻融循环次数的增加,试件的开裂荷载和极限荷载不断降低,刚度及耗能能力逐渐退化,而开裂位移和极限位移逐渐增加;冻融循环次数相同时,组合双墙片的承载能力、变形能力和耗能能力均高于组合单墙片,其滞回曲线更加饱满,延性系数约为组合单墙片的1.2倍,刚度退化速率明显降低,表明在冻融环境下设置多道构造柱可有效提高砖砌体组合墙的抗震性能。建立了考虑冻融循环作用次数的砖砌体组合墙受剪承载力公式,且计算结果与试验结果吻合较好。     

冻融环境下砖砌体组合墙的抗震性能试验EI北大核心CSCD

为研究冻融大气环境下构造柱-圈梁约束砖砌体墙的抗震性能,利用气候模拟实验室对4片组合单墙片和4片组合双墙片试件进行了加速冻融试验,进而对其进行了拟静力加载试验。试验结果表明:试件在低周反复荷载作用下均表现为剪切破坏,冻融环境对砖砌体组合墙的破坏形态有一定影响;随着冻融循环次数的增加,试件的开裂荷载和极限荷载不断降低,刚度及耗能能力逐渐退化,而开裂位移和极限位移逐渐增加;冻融循环次数相同时,组合双墙片的承载能力、变形能力和耗能能力均高于组合单墙片,其滞回曲线更加饱满,延性系数约为组合单墙片的1.2倍,刚度退化速率明显降低,表明在冻融环境下设置多道构造柱可有效提高砖砌体组合墙的抗震性能。建立了考虑冻融循环作用次数的砖砌体组合墙受剪承载力公式,且计算结果与试验结果吻合较好。