砖混再生粗骨料混凝土损伤本构关系EI北大核心CSCD

为了研究取代率和配合比设计方法对砖混再生粗骨料混凝土力学性能的影响,采用应变等价性原理并基于Weibull函数分布建立了砖混再生粗骨料混凝土损伤本构模型,并结合分布参数与取代率的函数关系,修正了损伤本构模型,探讨了损伤变量和损伤变量发展速率与应变的关系.结果表明:本构模型曲线与试验曲线的相关性较高,模型参数a,b与取代率之间满足二次函数关系,分别反映了峰值应力、峰值应变和混凝土的脆性;砖混再生粗骨料混凝土的总损伤D由初始损伤DR和荷载损伤DC组成,掺入砖混再生粗骨料对混凝土造成了初始损伤,总损伤变量随应变增加呈S型单调递增,损伤变量发展速率呈先增大后减少的趋势;砖混再生粗骨料混凝土的配合比设计方法对其损伤程度和损伤变量发展速率有一定影响.     

箍筋约束再生混凝土力学行为分析

通过箍筋约束再生混凝土方形截面短柱动态力学性能试验,获取动态单调荷载下约束再生混凝土单轴受压应力-应变关系全曲线;不同箍筋约束和应变率下,约束再生混凝土应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓,随着应变率的提高,下降段曲线随之变陡。在外荷载作用下,当箍筋约束再生混凝土达到峰值应力时,箍筋应力仍低于屈服强度;再生混凝土通过箍筋约束后,很大程度上解决了再生混凝土延性比普通混凝土延性较低的问题。随着箍筋约束效应或应变率的增加,受压峰值应力均随之增加。根据应力-应变曲线特征点参数变化规律,初步提出约束再生混凝土受压峰值应力动态约束因子模型。随着体积配箍率的提高或箍筋间距的减小,箍筋约束效应对动态约束因子的贡献均随之增加。     

混凝土动态力学性能分析

混凝土结构在爆炸与冲击载荷下的动态力学性能通常是结构的应力波效应和材料的应变率效应。而混凝土结构中的应力波传播特性实际上又依赖于混凝土在高应变率下率型本构关系。本文讨论了这方面的研究进展情况 ,包括混凝土弹性模量、抗压强度、断裂应变等重要强度参数对应变率的相关性 ,特别强调混凝土率型本构关系的研究 ,以及损伤演化的重要性。     

含碎红砖再生混凝土基本力学性能及其应力-应变关系

来源于拆迁工程的废弃混凝土中,不可避免地会混入废弃红砖,碎红砖对再生混凝土力学性能影响显著。为研究含碎红砖再生混凝土的基本力学性能及其受压应力-应变本构关系,以碎红砖掺量为主要试验参数,进行了再生混凝土立方体抗压强度、弹性模量及棱柱体轴心受压应力 应变全曲线试验,量化了红砖掺量对再生混凝土力学性能的影响。基于试验结果,引入红砖取代率这一关键参数,对现有再生混凝土应力-应变关系表达式进行修正,提出了含碎红砖再生混凝土应力-应变关系表达式,并将现有试验结果与公式预测结果进行对比,验证了公式的可靠性。研究表明,碎红砖的掺入会降低再生混凝土的抗压强度,显著增大混凝土峰值应变与泊松比,使混凝土横向变形系数在更低的荷载等级下即迅速增大。     

模型试验的微粒混凝土力学性能试验研究

开展微粒混凝土不同加载应变率和不同初始静态荷载下力学性能和抗压强度尺寸效应试验研究。试验结果表明:微粒混凝土的动态抗压强度和弹性模量随着加载应变率的增加而提高,不同应变率下微粒混凝土峰值应力处的应变基本相同,应力-应变曲线相似,破坏形式相同;微粒混凝土的动态抗压强度随着初始静载比例的提高而降低,但破坏形式相同。振动台模型试验中微粒混凝土可以较好地模拟原型普通混凝土。在试验的基础上,进一步建立考虑应变率和初始静载影响的微粒混凝土抗压强度和弹性模量计算方法,提出微粒混凝土不同应变率下本构关系实用计算模型和抗压强度尺寸效应计算公式,建立振动台模型试验微粒混凝土强度控制准则。研究成果可用于振动台模型试验微粒混凝土相似关系设计和结果分析。     

泡沫混凝土动态力学性能及本构关系

采用分离式霍普金森压杆(SHPB),对泡沫混凝土进行了不同最大应变率下的冲击试验.结果表明:泡沫混凝土动态应力-应变曲线均呈现出明显的应变率效应,因材料多孔结构的特殊性,整段曲线上下波动较大,在破坏阶段尤为明显;应变软化阶段中应力值并没有快速下降至完全丧失承载力,而是形成了较高的应力平台,并且最大应变率越高,应力平台越长、越显著.从破坏层面分析,较低最大应变率下泡沫混凝土主要呈均匀压实破坏;较高最大应变率下则呈现逐层塌落的破坏形式.借鉴宏观损伤变量及朱-王-唐本构方程,归纳宏观试验结果,通过改进建立了反映泡沫混凝土峰值应力前动态应力-应变关系的等效本构方程.     

箍筋约束再生混凝土受压应力-应变本构关系模型

为获得箍筋约束再生混凝土受压应力-应变关系曲线,对17个足尺再生混凝土圆形截面柱进行轴心受压试验,再生粗骨料取代率为50%,加载应变率为(10-6~10-4)/s,主要变化参数为纵筋配筋率和箍筋约束水平。结果表明：箍筋约束再生混凝土的初始弹性模量主要与棱柱体抗压强度有关,棱柱体抗压强度越高,初始弹性模量越大;峰值应力在箍筋侧向约束下显著增大,提高幅度为侧向压应力的4.17~8.77倍,当箍筋提供的侧向压应力较小时,峰值应力增大程度较大,当箍筋提供的侧向压应力较大时,峰值应力增大程度较小;峰值应变随配箍水平增大呈增大趋势。基于试验数据,提出了箍筋约束再生混凝土受压本构关系模型,上升段与Mander模型一致,下降段中引入曲线形状参数,以调整曲线陡峭程度,结果表明,所提出的约束本构关系模型与试验曲线吻合良好,可较好地反映再生混凝土下降段较为陡峭的特点。     

再生混凝土的单轴压缩动态力学性能EI北大核心CSCD

利用再生粗骨料取代天然粗骨料制备再生混凝土,开展了单轴受压动态力学性能试验,研究了应变速率、再生骨料取代率对再生混凝土应力-应变曲线特征、弹性模量、抗压强度和峰值应变的影响.利用统计损伤模型分析了再生混凝土的细观损伤演化规律.结果表明:不同应变速率下再生混凝土的单轴压缩应力-应变全曲线具有相似性,随着应变速率的提高,其抗压强度、弹性模量呈增大趋势,峰值应变则逐渐减小;当取代率为100%时,再生混凝土表现出更显著的应变速率敏感特性;随着应变速率的提高,表征细观损伤非均质演化过程的特征参数呈现出明显规律性的变化,与微结构应变率效应机理、宏观非线性本构行为之间表现出良好的一致性.     

冻融循环作用下煤矸石混凝土的损伤特性及本构关系

考虑煤矸石粗骨料取代率(0、20%、40%、60%)的影响,开展冻融循环试验、单轴受压本构试验及声发射检测试验,研究煤矸石混凝土的损伤本构模型。结果表明:不同取代率煤矸石混凝土的相对峰值应变与冻融损伤值具有较高的相关性,所得冻融损伤值与相对峰值应变的方程可为本构模型的建立提供有效参数。煤矸石混凝土声发射特性与其荷载损伤发展情况、力学性能、应力应变曲线有紧密联系,基于受压声发射特性,采用PBS平行杆力学模型建立了未冻融循环作用下煤矸石混凝土的荷载损伤模型,并结合其冻融损伤模型,建立了煤矸石混凝土冻融损伤本构关系,计算结果与试验数据符合较好。该模型能较准确地反映混凝土在冻融和单轴受压荷载作用下的全过程损伤特征。     

不同再生细骨料取代率下的再生混凝土 单轴受压本构关系

为研究不同再生细骨料取代率的再生混凝土单轴受压本构关系,进行了再生细骨料取代率为0、30%、50%、100%的再生混凝土的单轴受压试验,并获得应力-应变试验全曲线,分析了再生细骨料取代率对抗压强度、弹性模量、峰值应变和极限应变的影响规律,并通过拟合得到再生混凝土弹性模量、峰值应变及应力-应变全曲线的计算表达式。研究表明,随着再生细骨料取代率增大,再生混凝土的抗压强度、弹性模量呈下降趋势,而峰值应变和极限应变增大;再生混凝土的应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。     

钢纤维页岩陶粒混凝土动态本构模型研究

针对钢纤维页岩陶粒混凝土(SFSCC)在冲击荷载作用下的黏弹性行为,采用含有损伤因子的ZWT本构模型进行描述,基于试验数据,确定了模型参数。根据分析结构与试验数据的比对,所建模型对SFSCC应力-应变曲线的弹性阶段的拟合效果较好,可以有效地描述SFSCC在弹性阶段的动力学响应过程。     

水玻璃强化再生混凝土单轴受压本构关系

再生混凝土本构关系的研究是进行再生混凝土结构抗震设计的关键.采用水玻璃浸泡强化再生粗骨料(RCA),制备不同再生粗骨料取代率的再生混凝土,进行立方体抗压强度及单轴受压试验,与天然骨料混凝土(NAC)对比,探讨了水玻璃强化方法和再生粗骨料取代率对混凝土力学性能的影响.结果表明:水玻璃强化方法降低了再生粗骨料的吸水率和压碎指标;强化后的再生粗骨料混凝土应力应变曲线具有更高的弹性模量和峰值应力,但仍低于天然骨料混凝土;水玻璃强化再生粗骨料混凝土的峰值应变呈现先增加后减少趋势;再生混凝土的泊松比保持稳定,应力应变曲线与天然混凝土相似.通过回归分析,提出不同取代率下水玻璃强化再生粗骨料混凝土受压本构方程,方程与试验结果吻合较好.     

考虑应变速率影响的混凝土动态特性的研究

在地震荷载的作用下,不同的建筑物或者建筑物不同的部位,在不同的瞬时其应变率的变化各不相同,而GB 50010—2002《混凝土设计规范》仅给出了混凝土静态荷载下的强度和本构关系。因此,混凝土本构模型的动力研究是一个十分有意义的课题。结合以往对混凝土动态特性研究,综述了混凝土材料动态力学性能的研究现状,分析了混凝土材料速率敏感性机理,对混凝土在单轴应力状态下的动态强度和本构关系做出进一步深入探讨,指出混凝土本构关系研究中所存在的问题,提出主要的研究方向,为进一步的研究提供参考。     

混凝土单轴动态受拉损伤试验研究

混凝土结构在使用过程中,都要遭受地震、爆炸、冲击等动态荷载作用,在动态荷载作用下,混凝土的动态特性及损伤特性将发生很大改变.通过在MTS试验机上对普通混凝土受拉试件在应变率10-5%～10-1/s范围内进行动态单轴直接拉伸试验,以切线模量的退化来量度损伤,从损伤的角度把混凝土受拉应力一应变上升段曲线分为3个阶段,即初始损伤未发展阶段、损伤稳定发展阶段、损伤不稳定阶段.研究表明,随着应变率的变化,损伤未发展阶段的最大应力水平也随之增加.同时分析了动态荷载下混凝土的抗拉强度、弹性模量、临界应变及泊松比的变化,结果表明混凝土的弹性模量和泊松比随着应变率的增加变化不大;混凝土的抗拉强度、临界应变与应变率之间呈线性关系,并给出了抗拉强度、临界应变受应变率影响的经验公式.     

不同养护龄期下再生粗骨料混凝土拉伸本构关系

采用MTS疲劳试验机进行了再生粗骨料混凝土轴向拉伸试验,研究分析再生粗骨料取代率对不同养护龄期下再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的影响规律,并提出了再生粗骨料混凝土拉伸本构关系模型.研究结果表明:再生粗骨料混凝土轴向拉伸应力-应变全曲线的上升段斜率较普通混凝土低,下降段随着再生粗骨料取代率提高与养护龄期的增长而变陡;再生粗骨料混凝土的弹性模量随着养护龄期的增长呈线性增长,当荷载超过50%之后,其变形模量的下降速度快于普通混凝土;早龄期再生粗骨料混凝土的拉伸峰值应变随着再生粗骨料取代率的增大而增长;养护龄期低于7d时,再生粗骨料混凝土的抗拉强度增长速率快于普通混凝土;再生粗骨料混凝土的拉压比随着养护龄期的增长而下降.     

施工期混凝土重复荷载作用下的受压应力-应变关系

通过对不同龄期的施工期混凝土试件进行重复荷载作用下的受压试验,分析了龄期对混凝土受压应力应变全曲线特征参数的影响规律,提出了重复荷载作用下施工期混凝土的动力本构关系的计算模型,探讨了龄期、混凝土强度等级与本构关系计算模型各参数之间的关系.结果表明：随着龄期的延长,混凝土的弹性变形阶段延长,同一应力水平下混凝土的轴向变形减小,混凝土的峰值应力、初始割线模量和峰值点割线模量增加,峰值应变减小,外包络线上升段及下降段更陡峭.     

再生粗骨料取代率对约束再生混凝土动态力学行为的影响

通过箍筋约束再生混凝土棱柱体动态力学性能试验,获取不同再生粗骨料取代率下约束再生混凝土单轴受压动态应力-应变关系全曲线|研究取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律。不同再生粗骨料取代率、体积配箍率或应变率下约束再生混凝土应力-应变曲线形状无明显区别,曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显。随着再生粗骨料取代率的增加或应变率的提高,下降段曲线随之变陡|箍筋约束在很大程度上可以改善再生混凝土的脆性,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓。再生粗骨料取代率对受压峰值应力和极限应变的影响规律不明显|随着再生粗骨料取代率、加载速率或箍筋约束的提高,约束再生混凝土受压峰值应变均随之增大。初步提出受压峰值应变的再生粗骨料取代率影响因子模型。根据初始弹性模量变化规律,提出不同取代率下约束再生混凝土受压初始弹性模量计算公式。     

碳纤维混凝土的动态损伤本构模型

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置进行了碳纤维混凝土(CFRC)的冲击压缩实验,获得了CFRC在10～102 s-1应变率范围内的应力应变曲线,分析了CFRC的强度和破坏形态,建立了碳纤维混凝土非线性损伤粘弹性本构方程。结果表明:碳纤维对混凝土有良好的增强作用,具备优异的冲击力学性能;本构模型提供的理论曲线与试验曲线比较接近,可以较为准确地描述碳纤维混凝土的高应变率力学行为。     

基于Drucker-Prager准则的再生混凝土破坏研究

基于Drucker-Prager准则对C30、C40再生混凝土动、静态荷载作用下的破坏机理与破坏形式进行了分析。结果表明：在静态荷载作用下，再生混凝土的破坏过程可分为四个阶段，主要表现为由脆性破坏向塑性破坏的转变；动态荷载对再生混凝土的动态抗压强度具有增强效应；在动态荷载作用下，再生混凝土主要表现为粉碎破坏，并随着冲击气压的增加，粉碎程度提高，再生混凝土的应力-应变曲线均呈先上升后下降的趋势，且上升段的斜率随冲击气压的增加而增大，而下降段的斜率相似，总体呈现从应变硬化发展为应变软化的现象。     

珊瑚骨料混凝土动态压缩性能的试验研究

为探究珊瑚骨料混凝土在冲击荷载下的动态力学响应,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,建立了珊瑚骨料混凝土的动态应力-应变关系曲线,讨论了以珊瑚礁、砂为粗细骨料的混凝土动态强度增长因子、能耗密度、破损形态与应变率的关系,并与同强度等级的普通砂石混凝土进行对比分析.结果表明:珊瑚骨料混凝土的动态强度增长因子对应变率表现出更强的敏感性;2类混凝土的动态强度增长因子与应变率均呈对数函数关系,能耗密度与应变率呈线性关系;相同应变率条件下,珊瑚骨料混凝土由于骨料自身强度低、结构疏松且多内孔隙而使其能量吸收能力更强,表现出更好的抗冲击性能,但破碎程度稍大于普通砂石混凝土.