混凝土材料经历三向受压荷载历史后抗压强度劣化的研究

以连续介质损伤力学为基础，以侧向应力和最大竖向应变二者的组合来表征混凝土所经历过的荷载历史，以抗压强度劣化来表征混凝土损伤，对10cm×10cm×10cm的立方体试件进行了损伤试验、分析及研究。本文研究了不同围压条件下，单调和循环加载历史产生混凝土损伤的发展演化规律。根据试验结果拟合得到损伤的演化方程，分析了影响损伤发展的主要因素，阐明了其原因。从中可以看出，用抗压强度劣化来估测混凝土结构的损伤在工程实践中非常方便实用。     

历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土力学性能

通过对历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土进行单轴压缩试验,研究了荷载水平和溶液浓度对混凝土力学性能变化规律及侵蚀机理的影响,并与历经荷载后受硫酸盐侵蚀高强混凝土的力学性能进行了对比分析。分析结果表明:随荷载水平的增大,未侵蚀试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有减小趋势,而受浓度为5%和10%侵蚀试件的峰值应力和弹性模量均减小,峰值应变增大;相同荷载水平时,随溶液浓度的增大,混凝土的峰值应力和弹性模量减小,峰值应变增大;随着荷载水平和溶液浓度的增大,普通混凝土和高强混凝土的应力-应变曲线均有变饱满的趋势,普通混凝土的主要力学指标比高强混凝土变化更显著。研究结果可为在硫酸盐侵蚀环境下的受损伤混凝土结构设计提供一定的参考依据。     

减震装置的移位原理及其在黏滞阻尼减震结构设计中的应用

现有消能减震结构的设计方法在确定减震关键参数及其空间分配时需要繁琐的迭代试算.为解决此问题,基于减震结构消能减震装置的"移位"原理,提出了减震结构的系统化设计方法,可高效地实现减震结构中阻尼器的参数确定与分配.基于广义单自由度理论提出了减震主自由度的概念,进而发现了减震结构中消能减震装置的"移位"原理,即若要将减震装置...     

金属阻尼器消能减震体系的等阻尼比设计方法

为合理有效地简化金属阻尼器消能减震结构体系的设计,提出了“等阻尼比”的设计原则,在设计性能水准的地震作用下使所有阻尼器自身的等效阻尼比相等,该原则在实际参数设计时可等价于更便于应用的“等延性系数”原则。该原则是一种概念优化设计原则,目的是使所有阻尼器都能充分发挥其阻尼耗能作用,从而以较小的代价来实现预定的减震控制效果。应用该原则可简化等效附加阻尼比的估算,并将金属阻尼器减震体系的刚度参数与阻尼参数进行解耦,使参数的确定过程更简便。基于“等阻尼比”原则,提出了金属阻尼器消能减震体系的实用设计方法,该方法采用以金属阻尼器延性系数和体系刚度特征参数为设计控制参数,以地震作用下层间位移角的性能需求为设计目标,以等效单自由度体系计算位移响应的求解模型。建立了体系等效阻尼比和等效周期的快速估算式,进而给出了两个控制参数的确定方法及阻尼器布置建议。通过对一个钢筋混凝土框架减震结构的设计和性能验算证实了所提方法的可行性与可靠性。     

荷载-硫酸盐侵蚀作用后高强混凝土的力学特性

通过对经历不同荷载水平和硫酸盐浓度后的高强混凝土试件进行单轴压缩试验,研究了荷载历史及硫酸盐干湿循环侵蚀对高强混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变和应力-应变曲线的影响,并考虑了不同标距对应变测量结果的影响。结果表明:随单调荷载水平的增大,未侵蚀和浓度为1%侵蚀的混凝土抗压强度、弹性模量以及峰值应变减小,浓度为5%和10%侵蚀的混凝土抗压强度和弹性模量减小,而峰值应变增大;随着溶液浓度的增大,未经历荷载历史和经历单调荷载50%的混凝土抗压强度和弹性模量先增后减,峰值应变先减后增,而经历单调荷载70%和循环荷载50%的混凝土抗压强度和弹性模量减小,峰值应变增大;试件的力学性能对高浓度侵蚀较敏感,经历浓度为10%侵蚀的混凝土强度降低达25%;浓度对应力-应变曲线的影响较为显著,经历浓度为10%侵蚀的混凝土曲线上升段斜率变小,且形状变得扁平。在此基础上,利用基于Weibull分布的损伤本构模型对试验曲线进行研究,并对模型参数进行统计分析,结果表明建立的损伤本构模型理论曲线与试验曲线吻合较好。     

应变率对混凝土抗压特性的影响

在MTS伺服疲劳机上对混凝土试件进行动态受压试验，系统地分析和研究了混凝土屈服强度与内变量及混凝土极限抗压强度与内变量变化率之间的关系，混凝土抗压强度与变形特性与应变率之间的关系，试验结果表明：随着塑性应变的增加，混凝土屈服强度增加，达到极限抗压强度后，屈服强度开始降低；随着塑性应变率的增加，混凝土极限抗压强度发生了明显的增加，但随着塑性应变速率的增加，强度的增加值变小；随着应变率的增加，混凝土的弹性模量增加；但混凝土泊松比随着应变率的增加没有明显的改变。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

三向等压荷载历史对混凝土的强度和变形特性影响的研究

通过试验,研究了混凝土载后抗压强度,抗拉强度与所经历的三向等压荷载历史的关系,给出了无量纲形式的经验表达式。同时还通过试验研究了三向等压荷载历史对混凝土声速的影响,以及强度与声速之间的关系。在对试验资料进行分析的基础上,进一步给出了三向等压条件下,御载曲线中平均应力σm与平均应变ξm之间的微分表达式,研究了其中参数的变化规律,进一步从混凝土结构的细观角度进行推导,同样得到了这一表达式。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm SymboltB@ 100 mm SymboltB@ 300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明：在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

单自由度混联Ⅱ型惯容减震体系的 随机地震响应与参数设计

为了解混联Ⅱ型惯容减震系统(SPIS-Ⅱ)的减震机理,该文对设置SPIS-Ⅱ的单自由度体系进行了随机地震响应变化规律的研究并提出了参数优化设计的方法。首先在体系运动微分方程的基础上,基于随机振动的理论和方法推导了SPIS-Ⅱ单自由度体系在地震作用下频域响应传递函数及随机响应均方根的表达式。接着以金井清谱为随机地震输入模型,基于随机响应表达式研究了地震动参数和SPIS-Ⅱ关键参数对单自由度体系响应变化规律的影响。然后在参数研究的基础上,提出了SPIS-Ⅱ单自由度体系在地震作用下的实用优化设计方法,该方法以性能需求为设计目标,可同时考虑响应与成本的控制以及输入地震动的频谱特征。最后根据所提出方法编制程序进行了一系列实例设计,并进行了动力时程分析验证,设计及分析的结果均证实了该文提出方法的有效性。