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     

微矿粉高性能混凝土的拉、压、弯关系

本文采用国产MTS试验机，研究了掺50％微矿粉混凝土的轴拉应力－应变关系、轴压应力－应变关系和抗弯强度。试验结果表明，随着微矿粉的掺入，混凝土的轴拉和轴压强度均提高20％左右，峰值应变相应提高，而变形模量基本不变。抗弯强度的增长率大于轴拉和轴压强度增长率。混凝土的拉压强度比和弯压强度比基本不变。说明微矿粉混凝土具有良好的变形力学性能。此外，混凝土的和易性得到明显改善，流动性和粘聚性增加，泌水率下降。     

地震作用下普通混凝土动态力学性能研究进展

为了减少地震对建筑、桥梁结构造成的损伤,优化抗震设计,本文详叙了地震作用下普通混凝土动态力学性能。其中,总结了在地震荷载引起的应变率范围内,单向应力状态下混凝土强度与峰值应变随应变率变化的数学模型;阐述了不同应力路径加载对混凝土双轴动态性能的影响;归纳了三轴应力状态下混凝土强度与峰值应变随应变率变化的规律;以期为地震作用下混凝土单元模型的改进与工程应用提供参考。     

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。     

橡胶混凝土的应力-应变曲线试验

为研究橡胶颗粒粒径和掺量对橡胶混凝土的峰值应力、峰值应变、割线模量和泊松比的影响变化规律,以C25强度的普通混凝土为基准,用60目胶粉、1～3 mm胶粒及3～6mm胶粒等体积取代细骨料,配制成100 mm×100 mm×300 mm橡胶混凝土棱柱体试件,通过应变片测定橡胶混凝土在轴心压力作用下的应力-应变曲线.结果表明:与基准混凝土相比,橡胶混凝土的峰值应力、峰值应变和割线模量均较小,且有随着橡胶掺量增大而减小的趋势;橡胶混凝土的泊松比前期比基准混凝土大,后期比基准混凝土小;橡胶颗粒粒径越小时这种差距越大,总体上表现出与橡胶颗粒粒径及掺量之间具有合理的相关关系.     

约束及无约束泵送高性能与超高性能混凝土力学性能试验研究

本文系统地研究了一系列强度等级的无约束和箍筋约束泵送卵石和碎石高性能及超高性能混凝土的多种基本力学性能,包括立方体强度、轴压强度、弹性模量、峰值应变等。并与国内外大量的相关试验结果进行了比较。试验与分析表明:卵石与碎石高性能混凝土的基本力学性能基本相同,对于无约束高性能混凝土,轴压强度与立方体抗压强度的比值、峰值应变以及弹性模量均高于普通混凝土,峰值应变和弹性模量随着混凝土强度的提高而提高;高性能混凝土的应力-应变关系在峰值应力之前接近于直线,塑性变形很小;峰值应力后,高性能混凝土应力-应变关系的下降段很陡,表现出较大的脆性。对于箍筋约束混凝土,其强度和峰值应变均有较大的提高,分别提高20%～35%和32%～66%;其应力-应变曲线下降平缓,表现了较好的延性。与其他文献结果对比表明,本文高性能混凝土延性较好,弹性模量较低。     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

酸雨环境下约束混凝土本构关系试验

为研究酸雨环境下箍筋约束混凝土(以下简称约束混凝土)的应力-应变关系,配置不同浓度的酸液,对配箍特征值分别为0.195,0.125的50个150mm×150mm×450mm钢筋混凝土棱柱体试件进行酸液周期浸泡侵蚀及轴压加载试验,研究了侵蚀程度、配箍特征值对混凝土峰值应力及峰值应变等力学性能的影响,得到约束混凝土的应力-应变全曲线.结果表明:酸雨环境下,约束混凝土的受压应力-应变全曲线呈扁平状;在配箍特征值相同的情况下,随着酸液浓度的增加,混凝土峰值应力呈线性降低,而峰值应变相应增大;在酸液浓度相同的情况下,混凝土峰值应力降低程度及峰值应变增大程度均随混凝土强度的增大而减小.     

混凝土双轴拉-压试验研究与破坏准则分析

为探究定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压力学性能,考虑6种不同侧向应力比,应用真三轴仪对普通混凝土进行双轴拉-压力学性能试验研究,得到不同侧向压力作用下,混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过提取应力-应变曲线的峰值应力,分析不同侧向压应力下混凝土的破坏形态和主拉应力变化趋势,研究结果表明:混凝土双轴拉-压下的破坏形态均为劈拉断破坏形态,与侧向压应力的大小无关;随着侧向压应力的提高混凝土的主拉应力逐步降低,其破坏趋势与等比例加载方式相同。应用Kupfer双轴拉-压破坏准则方程验证试验数据,Kupfer破坏准则相对保守,同时基于Kupfer破坏准则提出定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压破坏准则方程并通过相关试验数据进行验证。     

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力-应变关系,按照GBJ 82-85规定的快速冻融试验方法,对3批共85个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的混凝土棱柱体试件进行了冻融循环,试件的变化参数为混凝土立方体抗压强度和冻融循环次数;然后对试件进行了单轴抗压破坏试验.结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受压应力-应变曲线渐趋扁平,峰值应力降低,峰值应变增大;冻融循环次数相同时,混凝土立方体抗压强度高的试件,其峰值应力降低程度和峰值应变增大程度小于混凝土强度低的试件.回归试验结果,提出了适用于立方体抗压强度为30～50 MPa的受冻融循环作用混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式.     

混凝土多轴等幅疲劳性能研究

利用大型多轴疲劳试验机,进行了双轴拉-压、三轴拉-压-压等幅循环荷载作用下混凝土的疲劳性能研究.分析了不同侧压比、不同应力水平下混凝土的多轴等幅疲劳破坏形态、疲劳强度以及残余应变的变化规律,得到了应力水平-疲劳寿命(S-N)曲线及其表达式.结果表明:在等幅疲劳荷载下,混凝土多轴疲劳破坏形态与侧压比无关;残余应变呈三阶段发展规律,受侧压比影响较大,几乎与应力水平无关.定义相对残余应变为损伤变量,建立了损伤演变方程,为混凝土多轴等幅疲劳试验研究及疲劳损伤评价提供参考.     

多向压复合应力状态下A-E-C的强度性能研究

为准确认识引气混凝土(A-E-C)在多向压复合应力状态下的强度性能,通过试验对立方体强度为C30的A-E-C进行了单向压、双向压(应力比α=σ2∶σ3=0.25∶1.0,0.50∶1.0,0.75∶1.0,1.0∶1.0)以及三向压(应力比α=σ1∶σ2∶σ3=0.1∶0.25∶1,0.1∶0.5∶1,0.1∶0.75∶1,0.1∶1∶1)加载状态下的强度特性研究.对试件的破坏形态以及6个面上裂缝的走向进行了观察描述,根据试验结果,分析了应力比对多向压复合状态下A-E-C的极限强度的影响规律;并与在单向压、多向压(双向压以及三向压)复杂荷载作用下普通混凝土的研究内容进行了比较分析.在此基础上,建立了相应的破坏准则,为A-E-C结构的有限元分析提供了试验、理论依据.     

多类混凝土和各向同性岩石损伤比强度准则

针对已有损伤比变量下的损伤比强度理论仅适用于混凝土且偏平面略有内凹等不足,基于多轴应力下混凝土损伤比强度理论的一般形式,根据已有试验资料关于普通混凝土、再生骨料混凝土、轻骨料混凝土和各向同性岩石破坏包络面的特征,建议考虑Lode角和静水压力对受压损伤比影响以及考虑材料类型对受拉损伤比影响的六参数损伤比变量表达式,且损伤比变量取值得到单轴、二轴和三轴受力状态下混凝土和单轴受力状态下各向同性岩石应力 应变曲线试验结果的验证。通过与国内外397组混凝土、130组再生骨料混凝土、97组轻骨料混凝土、179组单轴抗压强度小于100MPa的岩石(用“岩石Ⅰ类”表示)和165组单轴抗压强度大于100MPa的岩石(用“岩石Ⅱ类”表示)多轴强度试验资料的比较,表明考虑Lode角和静水压力后的六参数损伤比强度准则与相对应材料的三维破坏包络面精度较高。此外针对二轴应力状态,提出了进一步简化的损伤比强度准则。     

湿筛二级配大坝混凝土双轴应力下的强度特性

采用大连理工大学自行研制的电液伺服三轴试验系统,结合溪洛渡大坝实际工程,对大坝湿筛二级配混凝土进行了单轴拉、单轴压、双轴拉压、双轴压压及双轴拉拉应力状态下的强度特性试验研究.在进行双轴拉压试验时,提出了一种新的加载方式,即双钢板-塑料毛刷组合连接方式.试验结果表明:该加载方式能使试件端部拉应力传递更加均匀,有效消除了拉端粘贴钢板对试件受压变形的约束作用,提高了试验精度,同时能大大提高试验效率;根据试验结果建立的双轴应力状态下的主应力空间破坏准则可以为大体积水工混凝土结构设计及非线性分析提供参考.     

双轴拉压混凝土在冻融循环后的力学性能及破坏准则

北方寒冷地区的大多数混凝土结构物和水坝等处于复杂应力状态,冻融循环对混凝土的力学性能产生不利影响。利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对经过0,25,50,75次冻融循环的混凝土,进行了0,-0.05,-0.15,-0.25共4种比例加载路径的双轴拉压试验,测得了混凝土的抗压强度和抗拉强度,及2个加载方向的应变,并根据试验结果,系统地探讨了冻融循环后,混凝土在不同拉压比下的双轴拉压强度和变形特性,发现随冻融循环次数的增加,混凝土的抗压强度、抗拉强度明显降低,拉压比对冻融循环后混凝土强度和变形性能有明显的影响。在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的冻融循环后混凝土双轴拉压的破坏准则,与试验值符合较好。经分析得出结论,实际工程中,处于双轴拉压应力状态的混凝土结构的抗冻融循环能力低于单轴应力状态的混凝土结构,因此,设计时要引起足够的重视。     

Multiaxial tensile–compressive strengths and failure criterion of plain high-performance concrete before and after high temperatures

Multiaxial tensile–compressive tests were performed on 100 mm × 100 mm × 100 mm cubic specimens of plain high-performance concrete (HPC) at all kinds of stress ratios after exposure to normal and high temperatures of 20, 200, 300, 400, 500, and 600 °C, using a large static–dynamic true triaxial machine. Friction-reducing pads were three layers of plastic membrane with glycerine in-between for the compressive loading plane; the tensile loading planes of concrete samples were processed by attrition machine, and then the samples were glued-up with the loading plate with structural glue. The failure mode characteristic of specimens and the direction of the crack were observed and described, respectively. The three principally static strengths in the corresponding stress state were measured. The influence of the temperatures, stress ratios, and stress states on the triaxial strengths of HPC after exposure to high temperatures were also analyzed respectively. The experimental results showed that the uniaxial compressive strength of plain HPC after exposure to high temperatures does not decrease completely with the increase in temperature, the ratios of the triaxial to its uniaxial compressive strength depend on brittleness–stiffness of HPC after different high temperatures besides the stress states and stress ratios. On this basis, the formula of a new failure criterion with the temperature parameters under multiaxial tensile–compressive stress states for plain HPC is proposed. This study is helpful to reveal the multiaxial mechanical properties of HPC structure enduring high temperatures, and provides the experimental and theory foundations (testing data and correlated formula) for fire-resistant structural design, and for structural safety assessment and maintenance after fire.     

Behavior of dam concrete under biaxial compression-tension and triaxial compression-compression-tension stresses

In order to meet the requirement for nonlinear analysis and design of mass concrete structures, the deformation behavior and strength of three-graded concrete specimens 250 mm × 250 mm × 400 mm with a maximum aggregate size of 80 mm and the corresponding wet-screened concrete specimens 150 mm × 150 mm × 300 mm with a maximum aggregate size of 40 mm were studied experimentally. Specimens subjected to biaxial compression-tension (C-T) and triaxial compression-compression-tension (C-C-T) stress states. Test data indicate that both the deformation and strength of the mass concrete specimens are lower than those of the corresponding wetscreened concrete small specimens, but the initial tangent modulus of the stress-strain curve of the former is greater than that of the latter. Test results show that the wetscreened effect and size effect of the specimens under complex stress states are obvious such that these should be considered in the design of mass concrete structures. In addition, respective failure criteria for mass concrete in principal stress space and octahedron stress space are proposed. __________ Translated from China Civil Engineering Journal, 2007, 40(7): 104–110 [译自: 土木工程学报]     

新老混凝土粘结复合受力的强度特性

选取立方体和Z形试件作为新老混凝土粘结试件 ,在多功能三轴试验系统上对百余块粘结试件的复合受力性能进行试验研究。考察粘结面粗糙度、新混凝土强度、拉 (压 )应力对粘结强度的影响规律 ,探索新老混凝土粘结复合受力的强度特性。     

多轴受力状态下再生混凝土的破坏准则及应力-应变本构关系研究

以再生粗骨料取代率、侧向围压值、时间龄期、再生骨料来源和混凝土强度等级为变化参数,设计68个试件进行三轴受压试验研究,观察了三轴受压状态下再生混凝土的破坏形态,揭示了其破坏机理,获取了三轴受压时的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征点参数。研究结果表明：随着围压值的增大,再生混凝土的破坏形态由垂直劈裂转变为斜向劈裂破坏,且与斜向劈裂面相交的粗骨料被剪断;单轴受压和侧向围压值σw≤9MPa时,再生混凝土发生脆性破坏;围压值σw≥12MPa时,再生混凝土为塑性状态破坏。最后,基于试验分析和普通混凝土的强度理论,分别采用莫尔-库仑破坏准则、π平面剪应力破坏准则以及Rendulic平面上的应力破坏准则从宏观的角度对再生混凝土材料的强度准则进行深入分析,并探讨了多轴应力状态下再生混凝土的应力-应变本构方程。研究结果可供再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

高强钢纤维碳纳米管混凝土双轴受压试验与破坏准则

高强钢纤维碳纳米管混凝土(HSSFCNRC)是一种新型高强复合混凝土,具有流动性好、强度高、韧性大、耐久性好等显著优点。为探讨其多轴应力状态下的强度特征和变形特性,该文利用大连理工大学的大型静、动三轴电液伺服试验机,分别对普通高强混凝土(HSPC)和HSSFCNRC进行了不同应力比条件下的二轴受压对比试验,观察其破坏形态、得到了极限应力和峰值应变等其他参数。通过对Kupfer-Gerstle破坏准则、宋玉普模型和杨健辉模型进行的比较分析发现,HSPC和HSSFCNRC都适合这几种模型,但曲线包络线要优于折线包络线,且强度高的包络线包住强度低的,HSSFCNRC包络住HSPC。通过对八面体应力空间和应变空间的破坏准则分析发现,宋玉普模型的子午线为椭圆曲线,精确度较高;而文中采用的破坏准则子午线为直线,应用简便,也可满足工程应用要求。