复杂应力状态下混凝土强度理论研究

混凝土的强度理论是土木、采矿和水利等众多混凝土工程中的安全性和稳定性设计的重要基础理论。对它进行研究具有重要的意义．为此，在双τ^2屈服准则的基础上，建立了两参数双τ^2强度理论，给出了材料的极限强度比，从而说明了不同的材料对应着不同的强度理论．其次，利用两参数双τ^2强度理论分析了混凝土的脆性破坏，并同某些混凝土的实验数据进行了对比，最后，讨论了中间主应力效应，结果表明，运用两参数双τ^2强度理论分析混凝土强度的结果是令人满意的．     

冻融环境下混凝土应力-应变关系的试验研究

采用ASTM C666快速冻融方法,对18个(6组)抗冻等级为D300的混凝土棱柱体试件分别进行N=0、100、150、200、250、300次冻融循环试验,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用前后混凝土内部显微结构的变化,最后对各组试件进行单轴受压破坏试验,得到了不同冻融循环次数作用后混凝土的应力-应变试验曲线.根据试验结果,得出了混凝土随着冻融循环作用次数的增多,其内部结构以及各项基本力学性能(包括极限承载力、横向变形系数、弹性模量等)均呈现不同程度的衰减趋势,并建立了与相对动弹模损失率相关的应力-应变全曲线方程及相关参数,为进一步开展混凝土结构在冻融环境下的工作机理与计算模式的研究提供依据.     

单轴应力状态下碳纳米管喷射混凝土本构关系

水泥基碳纳米管混凝土可以充分发挥其优良性能,但由于碳纳米管的成本而导致碳纳米管混凝土研究与应用滞后.因此,分别对碳纳米管喷射混凝土的单轴受压应力-应变曲线、弹性模量、泊松比进行了试验研究,并将其与普通喷射混凝土、钢/仿钢纤维喷射混凝土、仿钢/聚丙烯纤维喷射混凝土进行了比较分析,最终确定了以GB50010—2010推荐公式作为碳纳米管喷射混凝土的应力-应变方程,同时也给出了弹性模量计算公式以及泊松比测试结果.由破坏形态和本构关系可知,碳纳米管喷射混凝土的韧性及延性均优于其它各组喷射混凝土.     

反复荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验

为研究碳化对混凝土反复受压力学性能的影响,对两种强度等级混凝土棱柱体试件进行了快速碳化与反复加卸载试验.结果表明:随着混凝土碳化深度增大,试件破坏脆性越明显,混凝土初始弹性模量、割线模量以及峰值应力均有不同程度增长,而其峰值应变却明显降低,共同点轨迹线越发偏离包络线,包络线下降段明显变陡,卸载曲线越发凹曲,再加载曲线更为平缓,变形恢复滞后现象越来越明显.在试验研究基础上,提出反复荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系数学函数模型.     

混凝土应力应变上升段曲线的一个最佳模式

从分析混凝土单向受应力应变曲线所具有的特征出发，指出了能反映出这些特征的混凝土σ－ε曲线方程的阶导数，即切线模量所必须具有的特征睡。     

矩形钢套筒约束混凝土轴心受压应力应变关系

进行了6个矩形钢套筒约束混凝土试件的轴心受压试验,试验结果表明：矩形钢套筒能够对其内部混凝土形成有效约束,显著提高混凝土受压峰值应力,使约束混凝土受压应力应变曲线的下降段更加平缓,有效改善混凝土的极限变形能力。在试验的基础上,通过对试验中钢套筒的应变和钢套筒内混凝土的受力状态进行分析,给出了矩形钢套筒对混凝土横向有效约束力的计算方法,借用Mander模型,进一步提出了受约束混凝土单轴受压应力应变计算模型。将计算模型与试验的钢套筒约束混凝土应力应变曲线进行对比,二者吻合良好。     

HFRP约束混凝土圆柱应力-应变关系

试验研究了碳纤维布、芳纶纤维布、玻璃纤维布和玄武岩纤维布层间混杂约束混凝土圆柱体的应力-应变关系.结果表明,混杂纤维增强聚合物(hybrid fiber reinforced polymer,HFRP)可明显提高圆柱体的强度,尤其能显著改善其延性.对试验结果与国内外大量研究成果进行对比分析,建立了HFRP约束混凝土圆柱体的应力-应变曲线模型.该模型使用轴向、横向和体积应变来衡量约束混凝土的内部损伤,以体现HFRP变约束力对被约束混凝土微观损伤的影响,使模型简化且具有明确的物理含义;该模型采用了更能真实体现约束效应的割线模量,并引入了依赖于混凝土本身特性的割线模量软化系数进行计算.与试验曲线的比较表明,该理论模型与试验曲线吻合良好.     

混凝土三向应力破坏的强度计算准则

本文用椭圆抛物面作为混凝土三向应力时的强度破坏面。该曲面能较好地描述和解释混凝土的数学力学特性。这一强度准则的应用仅需要两个或三个混凝土强度值,即抗压强度、抗拉强度和二向等值抗压强度;在二向等值抗压强度缺乏实验资料时也可不用。本方法的计算结果和混凝土二向、三向应力的实验研究数据符合得相当好。     

用双破坏面的耦合关系决定混凝土的力学参数

本文在研究混凝土三向应力破坏面的基础上,进一步提出三向应变破坏面的概念。建立了双破坏面之间的耦合关系,从而推导出混凝土的割线模量E及泊桑比μ,进而可计算复杂受力状态下的应力—应变关系。其计算结果与有关文献发表的实验结果相比较,吻合较好。     

混凝土抗剪强度计算公式的研究

本文根据已论证过的混凝土破坏面,即椭圆抛物面的数学模型,报导出一个用以计算混凝土纯剪强度的简单公式。与实验数据相比,计算结果吻合甚好。     

对混凝土双向应力状态下本构关系的分析

本文引入等效切线模量,给出了泊松比影响因子,建立了在有限元分析中使用方便的本构关系.     

复杂应力状态下材料极限强度的计算

本文在塑性理论的基础上.提出复杂受力状态下材料极限强度的计算方法。在分析了材料在三向极限受力作用下的力学性质后,提出了数学计算型和具体计算公式。本方法主要特点在于可将材料力学的诸强度理论统一于一种计算方法之中,因此设计人员在计算时无需考虑各种公式的选用问题。     

钢-砼组合梁在短期荷载下考虑砼非线性因素的刚度修正

本文通过考察砼的应力-应变曲线,说明在一般计算钢-砼组合梁的挠度时取固定的砼弹性模量进行截面换算时所存在的问题。并在假定已知砼的应力-应变关系的前提下,推导了在短期荷载作用下考虑砼应力-应变非线性性质的钢-砼组合梁的刚度修正式。通过试验验证,计算值与实测值吻合良好。因此,本文所提出的修正公式可作为设计参考。     

FRP约束混凝土柱轴心受压应力-应变模型

FRP约束混凝土的应力-应变曲线模型是土木工程的一个重要课题。结合第1段斜率、转折点坐标、第3段斜率等数学特征分析了应力-应变曲线的发展过程,指出理想模型需满足的条件,并指出传统模型的不足。提出了一个复合指数-直线模型,该模型对强化型和软化型曲线都适用,满足理想模型条件,克服了传统模型的缺陷。给出了模型参数的求解思路。对比分析表明新模型拟合结果与实测数据吻合良好,具有广泛的适用性。     

大体积混凝土裂缝控制的有效措施

本文阐述了大体积混凝土出现裂缝的主要原因，指出大体积混凝土的裂缝控制必须采取综合性措施才能取得满意效果，并提出了大体积混凝土裂缝控制的有效途径和措施。     

环向预应力FRP约束混凝土圆柱应力应变关系

环向预应力FRP能够对核心混凝土提供主动约束,避免FRP的应力滞后问题,增强约束效果。在设计时若采用非预应力FRP约束混凝土的计算模型和应力应变关系模型,将会造成很大的误差。引入与环向预应力大小有关的初始约束应力和有效约束应力,并依据已有的试验数据和有限元模拟,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变的计算模型;分析了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的初始弹模,借鉴已有的FRP约束混凝土的应力-应变关系模型,提出了环向预应力FRP约束混凝土圆柱的三线性应力-应变关系模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

当地砂三轴排水实验条件下的应力应变关系

以康德纳的实验作为依据 ,得出了硅砂三轴排水试验的应力应变系及体积应变曲线。本文着重从弹性模量、有侧限限抗压强度、正切弹性模量、泊松比等几个方面来考虑