普通混凝土与轻集料混凝土的受压动力性能

为探究混凝土结构的动力特性,对轻集料混凝土与普通混凝土进行了10种应变率下的单轴受压动力性能试验,得到了2种混凝土应力-应变曲线及不同工况下的破坏形态特征.根据试验所得应力-应变曲线提取试件的峰值应力、峰值应变和弹性模量,同时对不同加载工况下试件破坏形态进行动力特征对比分析.结果表明:静动力应变率下普通混凝土的破坏形态主要是黏结材料破坏,而轻集料混凝土的破坏形态主要是轻骨料剪切破坏;随着应变率的提高,2种混凝土峰值应力、弹性模量均有明显提高,但轻集料混凝土较普通混凝土受加载应变率的动力影响更为明显;普通混凝土、轻集料混凝土峰值应变随应变率变化较小但其离散性较大.同时根据试验结果建立了普通混凝土与轻集料混凝土的应变率与峰值应力、弹性模量的关系公式,峰值应力和弹性模量经无量纲化处理后的值与相对应变率的对数值成线性关系.     

氯盐环境下钢筋锈蚀损伤混凝土应力应变本构模型

采用加速腐蚀试验,对氯盐环境下钢筋锈蚀损伤混凝土棱柱体试件的破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、极限应变及弹性模量进行了试验研究.结果 表明:钢筋锈蚀损伤混凝土试件的破坏多为微柱失稳破坏,大致平行于受力方向的锈胀裂缝是主要的破裂面;钢筋锈蚀损伤混凝土实测应力-应变全曲线与未锈蚀损伤混凝土相似,但是随着钢筋锈蚀率的增加,其应力-应变全曲线上升段的斜率逐渐减小,峰值应变增大;钢筋锈蚀率越大的试件,脆性越明显;钢筋锈蚀损伤混凝土试件的峰值应力均低于未锈蚀损伤试件,峰值应变、极限应变随钢筋锈蚀率增加而增大,弹性模量随钢筋锈蚀率增加而减小;建立了钢筋锈蚀损伤混凝土应力-应变本构模型,模型计算值与实测值吻合较好.     

补偿收缩钢渣混凝土应力-应变关系试验

以废弃钢渣为粗骨料制备补偿收缩钢渣混凝土试件,并对其进行抗压强度、弹性模量及泊松比试验,分析了水灰比对补偿收缩钢渣混凝土试件破坏形态、抗压强度、变形及应力-应变关系的影响.结果表明:补偿收缩钢渣混凝土试件破坏形态与普通混凝土相似,但前者出现裂缝时间较晚,裂缝发展速度较快,峰值应变较小;随着水灰比的减小,补偿收缩钢渣混凝土试件的抗压强度逐渐增大,弹性模量先增后减;补偿收缩钢渣混凝土试件的变形、应变和弹性模量均小于普通混凝土,泊松比是普通混凝土的2~3倍.由于补偿收缩钢渣混凝土内部含有的缺陷和空隙较少,其应力-应变关系曲线的线性阶段较长,曲线反弯点不明显.基于补偿收缩钢渣混凝土试验结果,提出了补偿收缩钢渣混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比的计算方法,建立了补偿收缩钢渣混凝土应力-应变关系模型,此模型计算结果与试验结果吻合较好.     

珊瑚海水混凝土三轴受压力学性能试验研究

为研究珊瑚海水混凝土的三轴受压力学性能,对24个试件进行常规三轴试验。试验观察了试件的破坏形态,获取其受力破坏全过程的应力-应变曲线。结果表明：随着围压值增大,其破坏形态由竖向劈裂转为斜向剪切和横向断裂;应力-应变曲线上升段斜率增大、峰值点提高、峰点后下降段平缓,其相应峰值应力、峰值应变、弹性模量、耗能均增大,而延性系数则先增后降且最终稳定;侧向围压能延缓初始损伤出现,降低损伤发展速率和程度。     

既有裂缝混凝土的冻融劣化及损伤特性分析

采用预制裂缝的方法模拟实际工程中带裂缝混凝土,研究带裂缝混凝土在冻融循环条件下的损伤劣化过程及力学特性。通过对有、无预制裂缝的混凝土试件冻融循环后的表面变化观测、单轴压缩与弹性模量试验,研究冻融循环作用对有、无预制裂缝混凝土试件的弹性模量、轴心抗压强度、应力-应变关系的影响,得到了峰值应力与峰值应变随冻融循环次数的变化关系,结合损伤力学的方法分析预制裂缝对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:无裂缝试件在冻融后出现成片剥落、边缘缺角的表面变化,而预制裂缝试件在此基础上还出现了预制裂缝沿径向扩展、侧面萌生横向裂缝的现象;预制裂缝混凝土试件强度和弹性模量的损失率更大,得到了预制裂缝试件峰值应力与冻融循环次数的计算式;裂缝使混凝土损伤率大于无预制裂缝试件。     

冻融循环作用下混凝土受压本构特征研究

采用混凝土棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的混凝土受压性能进行了试验研究,分析了冻融循环次数、混凝土等级、相对动弹性模量对混凝土受压性能的影响,通过碟簧耗能装置,得到了完整的应力-应变关系试验结果.将冻融次数和混凝土等级作为参数,回归试验结果,提出了冻融循环后受压性能的计算公式以及适用于立方体抗压强度为20～50 MPa的冻融循环作用下混凝土的应力-应变全曲线方程,并将曲线控制参数与相对动弹性模量和混凝土等级建立关系.结果表明:碟簧耗能装置起到了吸收机械能量的作用,是应力-应变关系试验成功的重要保证.随着冻融循环次数的增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;受压峰值应力降低,受压峰值应变、受压极限应变增大,三者随冻融循环的变化关系均近似线性;随着混凝土等级的提高,冻融对于混凝土材料的影响下降.此外,结合所建立的破坏准则所得到的数值分析结果与试验曲线有较好的一致性.     

再生混凝土常规三轴受压性能试验研究

进行了12个再生混凝土试件常规三轴受压试验考察围压值和取代率对再生混凝土破坏形态、应力-应变曲线、力学性能指标的影响。研究结果表明:常规三轴受压状态下,再生混凝土均为剪切破坏,破坏时有较明显的脆性;再生混凝土的峰值应力、峰值应变、弹性模量随围压值增大而显著提高但受取代率的影响不大;增大围压值能有效提高再生混凝土的延性性能和耗能能力。     

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.     

短龄期再生混凝土三轴受压力学性能及其本构关系

为研究短龄期再生混凝土的三轴受压力学性能,以龄期和围压值为变量,设计了14个圆柱体再生混凝土试件进行三轴受压试验,观察其破坏形态,获取应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变以及弹性模量等数据.基于试验数据分析了龄期和围压值对再生混凝土三轴受压力学性能的影响规律,建立了短龄期再生混凝土三轴受压的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,并建立了再生混凝土三轴受压状态下的应力-应变本构方程.结果表明:短龄期再生混凝土的峰值应变、弹性模量受龄期影响较大,随着龄期的延长,峰值应变减小,而弹性模量却显著增大;围压值对再生混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量均有显著影响.采用CEB-FIP(1990)规范中方法计算的再生混凝土三轴抗压强度值与实测值吻合较好.     

高温消防喷水冷却后混凝土应力-应变本构方程及剩余强度评估

为了更深入地揭示高温消防喷水冷却后骨料差异对混凝土轴压性能的影响,制作了普通混凝土、高强混凝土、再生混凝土标准棱柱体试件,进行不同高温喷水冷却后的单轴压缩试验,获取了试件的应力-应变全曲线方程,对比分析了高温喷水冷却对3种混凝土试件的峰值应力、峰值应变、弹性模量等力学性能指标的影响规律差异及损伤过程。结果表明：高温喷水冷却后高强混凝土表面裂缝发展较早且较快;温度升高时,再生混凝土应力-应变曲线峰值点右移最明显,高强混凝土曲线峰值点降低最小;随着温度的升高,普通混凝土的峰值应力下降最明显,再生混凝土的峰值应变上升较大;高温喷水冷却后高强混凝土弹性模量下降最少;随着温度的升高,再生混凝土的损伤发展差异最显著且耗能量下降最少。基于试验数据,提出了不同高温喷水冷却后的不同类型混凝土单轴应力-应变本构方程及剩余强度评估计算式,其拟合效果较好。     

火灾(高温)后破碎卵石混凝土三轴受力性能研究

为研究火灾(高温)后破碎卵石混凝土的三轴受力性能,以温度及侧向围压为参数,完成了30个100×200mm的圆柱体试件在经历不同高温后的常规三轴加载试验.结果表明:火灾(高温)后破碎卵石混凝土试件在单向应力下的应力-应变曲线有明显的峰值点,随着温度的增加,峰值点逐渐向右下角移动;在三向应力下试件的破坏形态分为斜面剪切破坏与层状劈裂破坏;随着围压的不断增加,试件的应力-应变曲线逐渐平缓,峰值点也越来越不明显,温度的影响逐渐减小,其弹性模量、峰值应力、峰值应变均显著增加;随着温度的上升,试件的峰值应力与弹性模量整体呈下降趋势;基于试验数据建立了相关计算公式及火灾(高温)后破碎卵石混凝土在三轴应力下的应力-应变本构方程,可为相关研究提供参考.     

再生混凝土三向受压试验及强度准则

为了研究再生混凝土的三向受压力学性能,以强度等级、围压值和再生骨料取代率为变化参数,设计24个试件进行常规三向受压试验.试验观察了试件的破坏形态,获取了其峰值应力、峰值应变、应力-应变全过程曲线等重要数据,并提出了三向受压状态下再生混凝土的强度、弹性模量和峰值应变计算式.结果表明:三向受压状态下,再生混凝土表现为剪切型破坏;随着围压值的增大,再生混凝土的弹性模量、峰值应力及峰值应变均显著增大,并且峰点后的应力-应变曲线下降段较平缓,再生混凝土的延性提高.最后利用莫尔-库仑理论探讨了再生混凝土的破坏准则.     

Experiment and FEA of impact resistance of CFST columns with circular cross-section

为研究钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的受力性能,通过对圆钢管混凝土柱进行横向落锤冲击试验,获得柱在冲击荷载作用下的破坏形态、整体变形和应变分布规律,分析了冲击力和试件跨中挠度时程曲线的特征;并通过有限元分析,研究了钢材和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。研究结果表明：在试验参数范围内,随着冲击能量的增加,试件冲击力峰值、跨中挠度峰值、冲击持续时间增加;含钢率较大试件的冲击力峰值和冲击力平台值较大,跨中挠度峰值较小、冲击持续时间较短;钢材屈服强度对试件抗冲击性能的影响较大,而混凝土抗压强度对试件抗冲击性能的影响则相对较小。     

圆钢管混凝土柱抗冲击性能试验与有限元分析

为研究钢管混凝土柱在侧向冲击荷载作用下的受力性能,通过对圆钢管混凝土柱进行横向落锤冲击试验,获得柱在冲击荷载作用下的破坏形态、整体变形和应变分布规律,分析了冲击力和试件跨中挠度时程曲线的特征;并通过有限元分析,研究了钢材和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。研究结果表明:在试验参数范围内,随着冲击能量的增加,试件冲击力峰值、跨中挠度峰值、冲击持续时间增加;含钢率较大试件的冲击力峰值和冲击力平台值较大,跨中挠度峰值较小、冲击持续时间较短;钢材屈服强度对试件抗冲击性能的影响较大,而混凝土抗压强度对试件抗冲击性能的影响则相对较小。     

不同骨料来源再生混凝土常规三轴受压性能研究

为了研究三轴应力状态下不同骨料来源再生混凝土的力学性能,以再生粗骨料来源、侧向围压值为变化参数,设计12个圆柱体试件进行常规三轴试验研究。通过试验观察了试件的破坏形态,获取了试件应力-应变全过程曲线及峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征参数,并深入分析了三轴受压下再生混凝土耗能能力、做功、延性性能。研究结果表明:单轴受压时,再生混凝土为纵向劈裂破坏,三轴受压下,为斜向剪切破坏;增大侧向围压值,可有效提高再生混凝土的初始刚度、峰值应力和峰值应变;再生粗骨料的来源对再生混凝土的耗能能力、延性性能有一定的影响,耗能能力、延性性能随着围压值的增大而提高。研究结果为再生混凝土的进一步科学研究和推广应用提供参考。     

冻融环境下约束混凝土应力-应变全曲线试验研究

为研究冻融环境下箍筋约束混凝土应力-应变关系,按照GBJ82-85规定的快速冻融试验方法,对2批共54个尺寸为150 mm×150 mm×450 mm、配箍特征值分别为0.317和0.145的混凝土棱柱体试件进行冻融循环;对其中46个试件进行轴心抗压破坏试验,得到试验应力-应变全过程曲线.试验发现:随着冻融次数的增加,约束混凝土的受压应力-应变全曲线渐趋扁平,峰值应力呈线性降低,峰值应变增加.冻融循环次数相同时,混凝土强度高的试件,其峰值应力降低的程度和峰值应变增大的程度小于混凝土强度低的试件.另外,在混凝土强度较低的情况下,冻融将导致钢筋与混凝土之间的黏结界面发生损伤,使得箍筋约束效应减弱.通过回归试验结果,提出试验受冻融循环作用箍筋约束混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式,该公式可用于寒冷地区受冻融作用的钢筋混凝土结构构件的非线性分析.     

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。     

氯盐腐蚀混凝土桥墩抗侧向冲击性能研究

以船舶撞击桥墩的工程事故为背景,在腐蚀的钢筋混凝土墩柱受落锤式冲击试验的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。通过钢筋力学性能的退化模拟钢筋腐蚀作用,以此研究受腐蚀的钢筋混凝土墩柱抗侧向冲击性能。研究结果表明:由冲击主拉应力的分布得到试件在冲击部位两侧各1/3处为试件冲击剪切破坏的薄弱部位;由冲击主压应力的分布得到试件的跨中冲击部位和两端墩帽的内侧角部位置为试件受压破坏薄弱部位;通过改变混凝土的强度,选取Holqmuist的混凝土模型参数进行对比分析,当冲击工况由GK1~GK5,在相同腐蚀率的条件下,高强度混凝土比低强度混凝土的峰值冲击力增长了49.03%,涨幅增加了1.746倍。     

模型再生混凝土单轴受压动态力学特性试验

试验设计了再生粗骨料取代率为100%的模型再生混凝土（MRC）、模型普通混凝土（MC）、再生粗骨料取代率55%的模型再生混凝土（MCP）和模型砂浆（MM）4种试件,在不同应变速率下进行单轴受压试验。研究表明：随着加载应变速率的提高,试件应力-应变曲线形状相似,峰值应力和弹性模量表现出增大的趋势,峰值应变的变化无明显规律;MRC、MC、MCP试件破坏时裂缝最先出现在界面区附近,然后逐渐发展直至贯通,随着应变速率的提高,裂缝较宽且开展更快,试件完全断裂成若干碎块;模型再生混凝土静态强度越低,峰值应力和弹性模量增长越大,动态效应越显著;再生粗骨料取代率为55%时,峰值应力和弹性模量增长最大;模型砂浆试件的动态效应最显著,模型普通混凝土和模型再生混凝土次之,且相差不大。     

再生卵石骨料混凝土力学性能试验研究

采用以卵石为粗骨料的原生混凝土作为再生混凝土来源,通过破碎、筛分获取再生卵石粗骨料,并用其全部或部分取代天然卵石来配制再生混凝土.以再生卵石粗骨料取代率为变化参数,设计99个试件,分别进行立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量和泊松比等力学性能试验.观察了试件的破坏形态,获取其受力破坏全过程的应力应变曲线及峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比等特征参数,并提出了再生卵石骨料混凝土各项强度指标之间的换算关系公式.结果表明：再生卵石骨料混凝土的各项强度指标与天然卵石骨料混凝土相比均有略微增大之势;不同取代率下,再生卵石骨料混凝土应力应变曲线下降段比天然卵石骨料混凝土陡峭;再生卵石骨料混凝土弹性模量均小于天然卵石骨料混凝土,泊松比与天然卵石骨料混凝土接近.