高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。     

箍筋约束混凝土轴压本构模型研究

分析了箍筋约束混凝土的受力机理,提出了综合反映约束混凝土轴压性能的约束指标,并且按照约束效果将约束混凝土划分为高约束、中约束和低约束3类约束水平.在试验数据的基础上,给出了箍筋约束混凝土抗压强度、峰值应变、极限应变和破坏应变的计算公式并进行了验证,提出了箍筋约束混凝土轴心受压本构模型.结果表明:所提出的本构模型与试验结果符合较好且满足损伤边界条件,可用于该类构件的理论分析和设计计算.     

螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土本构关系模型

通过28个螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土圆柱轴压试验,研究了约束再生混凝土的本构关系模型。结果表明,螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土相比于素再生混凝土可以有效提高试件的强度和延性;混凝土强度和螺旋箍筋间距影响约束含砖骨料再生混凝土的承载力和延性。随着混凝土强度的提高,试件承载力增大,但延性变差,螺旋箍筋间距越小,试件承载力越高,延性越好;对试验数据进行回归分析,分别得到了螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土的峰值应力、峰值应变和极限应变的计算式,并提出了螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土的本构关系模型,与试验曲线进行对比,结果表明吻合较好。     

高强箍筋约束混凝土实用本构关系模型

在轴心受压试验数据的基础上,分析了约束混凝土体积配箍率、箍筋屈服强度和素混凝土抗压强度对箍筋约束混凝土受压性能的影响,探讨了直接应用配箍特征值建立箍筋约束混凝土本构关系存在的问题,建立了箍筋约束混凝土峰值应力、峰值应变和极限应变的计算公式.归纳分析了以往典型箍筋约束混凝土本构关系模型的合理性和缺陷,提出了简化的箍筋约束混凝土本构关系模型,并和高强箍筋约束混凝土试验应力应变曲线进行对比.对比结果表明,所建立的本构关系模型能较好拟合高强箍筋约束混凝土试验应力应变曲线.     

人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构关系

为研究人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变关系,对36个尺寸为150 mm×150mm×450 mm,配箍特征值分别为0.233,0.175,0.306,0.195,0.146,0.225,0.167,0.125,0.219的箍筋约束混凝土棱柱体试件进行了盐雾腐蚀箱加速锈蚀和轴压加载试验,得到了不同混凝土强度、不同配箍特征值、不同箍筋锈蚀率下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线.结果表明:人工盐雾环境下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变曲线随着锈蚀时间的延长而渐趋扁平,上升段向右下方偏移,峰值应力呈线性下降,峰值应变增加;在相同锈蚀时间下,高强度混凝土的峰值应力降低程度和峰值应变增大程度均比低强度混凝土小.     

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。     

箍筋约束混凝土本构模型在弹塑性分析中的应用研究

箍筋可显著提高混凝土构件延性,在弹塑性分析中,合理的箍筋约束混凝土本构模型可更真实地反映结构的动力响应。已有的部分抗震性能化相关标准和规程中,给出了建议的约束混凝土本构模型和相应的构件性能评价准则,但由于本构模型多样且评价准则存在差异,应用不同方法对结构弹塑性分析结果带来的影响尚不明确。基于目前工程中常用的Mander模型、Kent-Park模型和钱稼茹模型等约束混凝土本构,结合现有不同的性能评价方法展开了一系列研究。从工程应用角度,对比分析了不同本构模型的适用范围、骨架曲线差异和应用便捷性;基于某钢筋混凝土压弯试件和某钢筋混凝土框架结构,对比分析了不同模型对构件滞回性能和结构层间位移角等宏观弹塑性响应的影响,以及应用不同评价方法对构件性能评价结果的影响。结论可为工程项目在进行动力弹塑性分析时,如何选择和应用箍筋约束混凝土本构模型,以及了解现有不同性能评价方法的特点和差异,提供良好的参考。     

锈蚀箍筋约束混凝土应力应变本构关系模型

为探讨箍筋锈蚀对混凝土约束性能的影响,通过外加直流电对钢筋混凝土棱柱体中的箍筋进行加速锈蚀,得到了不同箍筋锈蚀率试件,并对试件进行了轴心受压试验.结果表明:随着箍筋锈蚀率的增加,约束混凝土试件的承载力、刚度和延性均有不同程度的降低.基于现有研究成果,建立了轴心受压下锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变本构关系模型,通过与实测的锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变全曲线对比,证实该模型拟合曲线与实测曲线吻合较好.     

箍筋对约束混凝土力学性能的影响

箍筋是影响约束混凝土力学性能的主要因素之一。为此阐述了箍筋布置形式、总量、间距及屈服强度对约束混凝土中有效约束混凝土面积与作用其上的约束力的改变,进而探讨它们对约束混凝土强度与延性的影响。     

箍筋约束高强混凝土受压应力-应变本构关系

收集了国内外44根不同边长的方形截面箍筋约束高强混凝土柱轴心受压试验的试验结果,试件混凝土强度C50~C110,配箍特征值λ为0.01~0.27。根据对样本实测结果的分析与拟合,提出了箍筋约束高强混凝土峰值应力f_cc和应变ε_cc与配箍特征值λ的计算式,建议了箍筋约束高强混凝土受压应力-应变全曲线模型（ZSA模型）。完成了3根无混凝土保护层、边长为470 mm的箍筋约束高强混凝土柱的受压试验。实测混凝土立方体抗压强度为68 MPa,得到了试件的轴力-压应变曲线。通过对试件试验结果的分析与模拟,证明建议的ZSA模型的预测结果与试验结果相近。通过对已有其他典型试件的数值模拟分析,证明提出的ZSA模型预测的峰值应力f_cc、峰值应变ε_cc和下降段应变ε_0.85与试件试验结果相近,曲线下降段比Légeron模型下降段平缓。建议模型形式简单,可供箍筋约束高强混凝土柱的相关分析参考。     

桥面防水材料粘结性能研究

粘结是桥面防水材料的重要性能之一,直接关系到桥面铺装的层间稳定性。通过拉拔试验,对防水材料粘结性能进行研究,试验结果表明,不同材料的粘结强度差异明显,层间薄弱面位于防水层与桥面混凝土间;随着温度的升高,材料的粘结强度显著降低;粘结强度随时间变化的规律,呈指数函数关系;混凝土表面状况不同,粘结强度也不同,粘结强度与摩擦系数的关系表现为非线性多项式函数关系;防水材料在破坏后的愈合能力,对于卷材防水层,只有其原始状态下的一半多;而涂膜类防水层则在拉裂后几乎失去粘结力。     

考虑不同破坏模式的二维混凝土本构模型

本文提出了一种可以考虑不同破坏模式的二维混凝土本构模型。该模型将混凝土按不同应力组合进行分区,按分区设定加卸载力学行为和非线性指标,可以较好地模拟混凝土在非比例加载情况下的力学行为。模型中除常见的固定裂缝模型(FCM)外,还可以选择使用转动裂缝模型(RCM),从而可以分析较复杂的混凝土开裂行为。本文还介绍了利用有限元软件MSC.MAR的二次开发功能将该模型嵌入MARC的方法。并用算例说明了本模型在解决一些复杂问题上的优势。     

钢骨高强混凝土框架节点的滞回性能研究

通过对5个不同的钢骨高强混凝土框架节点在低周期反复荷载作用下的试验,确定了节点的滞回性能。同时利用ANSYS软件,对节点的滞回性能进行了分析。将试验研究和理论分析进行了对比,分析了钢骨高强混凝土框架节点的滞回性能。     

钢桥墩中混凝土合理填充高度分析

本文利用非线性有限元分析平台OpenSees建立了十种不同混凝土填充高度的钢桥墩试件纤维模型,并进行数值分析。计算结果表明在不同轴压比下,试件模型均有相对应的混凝土合理填充高度。在实际结构设计的轴压比范围内,混凝土填充0.3~0.5倍的桥墩高度是合适的。     

混凝土结构设计新规范黏结滑移本构关系适用性分析

新颁布的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中提出了一种钢筋混凝土黏结滑移本构关系,为了充分探讨其适用性,利用DIANA软件分别建立了考虑和不考虑黏结滑移关系的两类数值模型,并就梁的开裂荷载、荷载-挠度曲线、裂缝分布形态等方面对仿真与试验结果进行了比对分析。结果表明:在各方面采用新规范黏结滑移本构关系的分析结果均优于不考虑黏结滑移关系时的情形,该本构关系能够较好地反映钢筋混凝土之间的协同工作性能,有利于提高钢筋混凝土结构数值分析的精度。     

混凝土类材料断裂实验的试件尺寸问题

本文在混凝土尺寸效应公式和混凝土的切口敏感性规律的基础上,推导出对于三点弯曲、四点弯曲、紧凑拉伸断裂实验,能够得到有效K_(1c)值的试件的最小高度。结果表明,三点弯曲和四点弯曲实验的试件的最小高度,非常类似于Modeer公式所得结果,而紧凑拉伸试件的最小高度则随相对裂缝长度增加而增加。     

建筑规范和公路桥规验算变形和裂缝宽度的比较

针对钢筋混凝土构件变形和裂缝宽度的验算问题,将建筑规范和公路桥规进行了对比,并以实际路桥为例对不同规范计算结果进行了分析,分析表明:这两种规范计算方法形式上看来相差很大,但实际具有统一性。     

再生混凝土复合受扭构件的抗震性能试验研究

在弯剪扭复合受力下,对2根普通混凝土构件和2根再生混凝土构件进行抗震性能试验,对再生混凝土复合受扭构件的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、延性等进行分析。研究表明,再生混凝土复合受扭构件的抗震性能比普通混凝土的稍差,但基本能够满足抗震设计的要求。     

两种混凝土本构模型的计算与分析

分别基于经典弹塑性理论和界面理论建立混凝土的本构模型,此两种模型都能保证在单调加载条件下应力-应变曲线是光滑的,在峰值点处严格遵守强度准则的要求,在下降段有稳定的变化趋势。能够描述从柔性到脆性的破坏过程中,体积压缩与膨胀的特性,与试验数据相比较,模拟的结果令人满意。并且通过对两种模型的模拟计算分析,提出了边界面模型与经典塑性力学模型的区别。     

混凝土损伤与声学参数关系试验研究

利用超声波技术对不同水灰比的混凝土立方体的棱柱体试块的损伤特性进行了试验研究。讨论了加载过程中声学参数变化与混凝土损伤演化规律之间的关系。研究表明,超声法能够综合反映混凝土内部裂缝的扩展规律,有利于混凝土的损伤力学机理研究。