主动围压下地下工程岩石的冲击压缩特性试验研究

 岩石等脆性材料的力学性能与其所受围压的大小密切相关。为了研究地下工程岩石在围压下的冲击压缩特性,采用具主动围压加载的分离式Hopkinson压杆,对岩石进行主动围压下的SHPB冲击压缩试验,得到岩石在不同围压和不同应变率下的轴向应力–应变曲线,并对试验过程中试件的应力均匀性进行分析。研究表明：岩石类脆性材料在围压作用下其抗压强度和韧性大大提高,并且具有向延性特征发展的趋势,显现出较强的围压效应;在同等级围压下,岩石的峰值强度和峰值应变随应变率的变化表现出显著的应变率相关性,动态强度增长因子与应变率的对数呈近似线性关系,动态强度随应变率的增加而近似线性增长。单轴动荷载下,岩石在以拉应力为主,其他应力联合作用下发生破坏,表现出明显的脆性特征;随着围压的增加,岩石试件将发生脆性向延性的转变,破坏形态以压剪破坏为主,同时发生拉应变破坏和卸载破坏。     

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。     

钢结构裂纹扩展的随机过程模型

钢结构中裂纹的存在及使用中裂纹的扩展将严重危及结构的安全。传统的断裂力学破坏准则只能判断出结构是否会发生断裂,并不能确定出结构处于各个状态的概率。本文运用随机过程理论对其进行描述,采用马尔可夫过程实现对钢结构断裂破坏过程的概率分析。经实例分析证明该方法准确、简便、适用,据此采取相应的维修措施,可以避免或减少事故的发生。     

氯离子对混凝土力学及声学性能的影响

研究了受NaCl溶液腐蚀后混凝土的力学及声学性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)分析弱化机理。结果表明:腐蚀期间混凝土的静态力学性能及纵波波速变化规律相类似,均有明显的降低,且随腐蚀时间增长呈先增大后减小的趋势;混凝土受静压力荷载作用时,自由水通过孔隙水压力,改变了试件内部的应力分布,促进了内部缺陷的扩展;Cl-与水泥水化产物发生化学反应,产物体积大,强度低,破坏了原有结构。Cl-对混凝土具有显著的腐蚀弱化作用,极大地削弱了混凝土静态力学和声学性能。     

复合纳米材料对混凝土动态力学性能的影响

制备了掺量为0.2%(以水泥质量为基准)的纳米Fe2O3(NF)、复掺纳米Fe2O3和纳米CaCO32种纳米材料(NFC)以及复掺纳米Fe2O3、纳米CaCO3和纳米SiO23种纳米材料(NFCS)的混凝土,之后采用直径100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置测试了养护龄期为28d的3种混凝土在不同平均应变率等级下的动力特性并与普通混凝土(PC)进行对比研究。结果表明:准静态载荷下,复合纳米材料的掺入可有效调高混凝土的抗压强度;冲击载荷作用下,中低水平平均应变率时,NFC动态抗压强度最高,80s-1时NFC比PC高31.6%,高水平平均应变率下NF动态抗压强度具有优势,在125s-1时,NF比PC高16%;NF在冲击载荷作用下峰值应变具有显著优势,具有良好的变形性能;以比能量吸收作为韧性评价指标,在平均应变率为75s-1和125s-1时,NF比PC增幅达到66.6%和75.7%。通过SEM照片分析,纳米Fe2O3颗粒增大了水泥石密实度,进而改善了NF的强度和韧性;由压汞试验分析,纳米CaCO3颗粒在混凝土中,改善了水泥石孔隙结构。     

地质聚合物混凝土的变形特性研究

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,以峰值应变和极限应变为指标,研究了地质聚合物混凝土(GC)和普通硅酸盐混凝土(PC)在冲击荷载作用下的变形特性。结果表明:冲击荷载下,GC具有较强的变形性能;GC和PC的峰值应变和极限应变具有明显的应变率相关性,随应变率的增加而增加;和PC相比,GC在开始破坏前产生的变形较大,完全破坏时产生的变形较小。     

高温作用后混凝土动态压缩力学性能的试验研究

采用φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验装置,分别对常温和经历200、400、600、800℃高温作用后的混凝土进行了冲击压缩试验,分析了高温和应变率对混凝土动态压缩力学性能的影响,并对其关系进行了拟合。结果表明:经历不同温度作用后的混凝土动态抗压强度、峰值应变以及比能量吸收都表现出较强的应变率效应。高温对混凝土动态力学性能影响显著,400℃是混凝土各项力学指标发生转折的温度:动态抗压强度、比能量吸收在400℃时回升至与常温接近,在400℃后又迅速下降;峰值应变在400℃以后增加明显,并随着应变率的提高而迅速增加。混凝土经400℃以上高温作用后,虽然强度损失严重,但在冲击荷载作用下,尤其是在较高应变率下,仍表现出良好的抗冲击韧性。     

利用屋顶绿化创建集中商业区绿色公共休闲空间

该文结合屋顶绿化的特点．对在集中商业区建筑物顶部设计和修建绿色公共休闲空间的相关技术和存在的问题进行了探讨和研究，提出了解决的办法及相关的建议。     

纳米金属氧化物混凝土的冲击力学性能研究

采用纳米Al_2O_3、纳米Fe_2O_3两种纳米氧化物制备了纳米混凝土,并利用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验系统测试纳米混凝土试样在应变率范围为40～150 s-1内的冲击力学性能,分析冲击压缩荷载作用下试样的动态抗压强度、峰值应变、比能量吸收与平均应变率之间的关系。研究结果表明:纳米Fe_2O_3混凝土在较大应变范围内仍能保持强度,纳米Al_2O_3混凝土弹性模量随平均应变率的增大而增大;纳米Al_2O_3、纳米Fe_2O_3混凝土的峰值强度和峰值应力较普通混凝土显著提高;两种纳米混凝土的韧性均高于普通混凝土,说明纳米Fe_2O_3、Al_2O_3可用于提高混凝土的韧性。     

早强EPS混凝土静态力学性能试验研究

对养护龄期分别为12h,24h和36h的聚苯乙烯(EPS)混凝土进行静态抗压强度试验,研究了聚苯乙烯(EPS)混凝土的早期抗压强度,并与养护龄期为28d的EPS混凝土抗压强度进行比较。结果表明,EPS混凝土抗压强度随养护龄期的增长而增加,早期抗压强度增幅较大。通过对EPS混凝土应力—应变全曲线进行分析、计算,得到相应的力学性能指标。结果表明,EPS混凝土应力—应变全曲线具有相似的几何特征,其受压破坏过程是渐变的,显示出较好的变形性性能,其韧性随着养护龄期和抗压强度的增加而增加。