应力偏量加载条件下混凝土力学行为试验研究

为了分离平均应力、广义剪应力和罗德角对混凝土变形的影响，采用解耦应力路径，在液压伺服真三轴试验机上对边长为100mm的立方体混凝土试块进行准静态加载。对每个试块先施加平均应力到设计值，并与罗德角一同保持不变，单调地施加应力偏量。平均应力有5档，罗德角有3档（分别对应于拉、压、剪加载），两者组合成15组应力路径。给出了15组路径对应的偏应力~偏应变曲线、广义剪应力~广义剪应变曲线，分析了平均应力、罗德角对峰值应力、峰值应变、软化特性等力学特征的影响。首先，发现在平均应力、罗德角恒定的加载过程中，广义剪应力~广义剪应变曲线在下降段的变化幅值远远小于单轴和三轴比例加载时的变化幅值；并解释为，对于后者，加载中应力球量的变化放大了强化、软化作用。其次，发现如果用等向强化的屈服面描述混凝土的力学行为，则随着加载的进行在同一偏平面上屈服面的截面图除了大小发生变化之外，形状也发生变化；在不同的偏平面上，截面图之间形状并不相似。第三，证明了由应力的第一不变量和偏应力的第二不变量组成的塑性势函数只能描述拉伸和压缩这类假三轴加载，而不适用于剪切等真三轴加载。     

双向应力加载条件下钢筋锈蚀致混凝土破坏应力分析

研究了双向应力加载条件下钢筋锈蚀膨胀致混凝土破坏机理.根据Muskhelishvili复势理论的级数展开技术,构造了合适的各区复应力函数;然后,利用边界上位移、力的连续性条件和远场的性态,通过等式两边同次幂指数的系数比较,将问题转化为线性方程组的求解;结合叠加原理,获得混凝土在此情况下环向应力的解析解答.进一步的利用电化学中的法拉第定律,得到了双向加载条件下,钢筋锈蚀致混凝土起裂的时间的表达式.分析表明,远场加载方式的不同,可以加速或减缓裂纹的萌生;铁锈的出现可改变裂纹发生的方位;钢筋和混凝土剪切模量之比对于裂纹萌生的影响不大;钢筋相对锈蚀深度越大,越容易出现裂纹.     

循环加载下塑性混凝土的应力-应变曲线分析

通过设置4组配合比浇筑圆柱体和棱柱体试件,进行了抗压强度和弹性模量试验。试验分析了应力-应变曲线、预压段和未预压段以及循环段的应力-应变曲线的特点,比较了预压段与未预压段的应力-应变曲线。通过对曲线斜率的分析,了解试件孔隙存在的微观性,明确预压时循环次数对应力-应变曲线的影响。试验结果表明:塑性混凝土应力-应变曲线的上升段较普通混凝土有明显的不同,预压段的应力-应变曲线的斜率先增加后减小,而未预压段的曲线斜率一直增加。同时,可以宏观地明白试件内部孔隙存在的微观性,得出预压次数对应力-应变曲线的影响并不大。所得出的结论对塑性混凝土今后的科学研究与工程应用具有一定的借鉴。     

不同应力路径条件下的砂土剪切特性试验研究

为了探讨不同应力路径条件下的砂土剪切特性,进行了8种不同应力路径的单调剪切试验。试验结果表明,在不同剪切路径条件下,砂土的剪切特性明显不同。即在压缩条件下的剪胀特性明显大于拉伸条件下的剪胀特性,而同样的压缩路径,减压压缩路径下的剪胀特性最显著,增压剪切路径下的剪胀特性最小,常规压缩路径下的剪胀特性在其中间。且相对于均等固结,在偏压固结条件下表现出更显著的剪胀特性。在不同剪切路径条件下,砂土所发挥的最大内摩擦角也有所不同,即在三轴拉伸条件下所发挥的内摩擦角普遍比三轴压缩条件下的内摩擦角大3°~4°,而在相同的压缩或拉伸条件下,内摩擦角以及临界状态应力比基本一致,与加载路径无关。     

三轴作用下塑性混凝土应力应变特性试验

为了分析塑性混凝土的应力应变关系,设计了2组配合比浇筑18个圆柱体试件进行三轴试验,得到了试件的工程应力应变曲线。通过分析工程应力应变曲线的特性修正了工程应力应变曲线,并分析了不同配合比下塑性混凝土峰值应力、割线模量与围压的相关关系。结果表明:围压作用下的应力应变曲线在弹性阶段后表现出明显的应变硬化特征,随着应力的不断增加,应变增大,待应变增加到10-3左右后,应力基本保持不变,即没有峰值应力,并且应力应变曲线几乎没有下降段;通过面积修正法对试验数据进行修正,修正后的应力应变曲线比较符合实际;提出了三轴作用下应力应变曲线修正后上升段曲线的本构关系模型,拟合程度达到99.5%。     

混凝土试件四点加载剪切断裂试验研究

有关混凝土Ⅱ型断裂的试验研究是混凝土断裂问题中的热点和难点问题。通过6组24个四点剪切试件对裂缝的剪切扩展过程以及断裂韧度K_Ⅱc进行试验研究,由试件的荷载-应变(P-ε)曲线、荷载-时间(P-t)曲线和荷载-裂缝尖端滑移位移(P-CTSD)曲线,确定试件的破坏荷载、裂缝尖端混凝土应变以及裂尖滑移位移。试验中可见,试件裂缝扩展方向并不平行于剪力方向,而是从裂缝尖端扩展至近加载点附近,表现为倾斜裂缝。试验结果表明,混凝土试件的Ⅱ型断裂韧度K_Ⅱc变化范围为0.5～1.1(MPa·m^0.5)。K_Ⅱc随近加载点与预制缝之间的距离减小而增大;K_Ⅱc随初始缝高比的增大而增大。经分析可知,试验过程中形成加载的高窄剪力区容易引起混凝土的剪切断裂。     

大掺量粉煤灰混凝土力学性能试验研究

在混凝土中掺加粉煤灰,既可以节约水泥,又可以提高混凝土的耐久性.通过不同配合比混凝土力学性能试验,分析了混凝土轴心抗压强度、抗压弹性模量、轴心抗拉强度、抗拉弹性模量和极限拉伸值的变化规律及其之间的关系.结果表明:当水胶比为0.35、粉煤灰掺量为60％时,粉煤灰混凝土28 d的强度可满足工程要求,说明在低水胶比情况下加大粉煤灰掺量是可行的.     

环境条件对高强混凝土性能影响的试验研究

 评价了变化的环境条件对新拌和硬化的高强混凝土性能的影响。采用试验室人工模拟的方法,研究了气温（T）、风速（υ）以及相对湿度（RH）对混凝土塑性收缩、抗压强度和孔隙构造的影响。结果表明：暴露的环境条件对新拌和硬化的高强混凝土的性能影响很大。混凝土的水蒸发速率、收缩变形、开裂面积都随着环境温度和风速的增加而增大,随着相对湿度的升高而降低;与低温和高相对湿度相比,塑性收缩裂缝在过高的温度和低相对湿度时开裂得更早,裂缝在有风时比无风时开裂早。拌和及养护的温度高,混凝土抗压强度低。在混凝土试件中,总的粗大孔在40℃浇注和养护时比在30℃浇注和养护时要多。变化的风速和相对湿度对混凝土的抗压强度有一定的影响。       

沥青混凝土三轴应力条件下的力学特性

 为了解沥青砼心墙能否适用于高坝，结合茅坪溪大 坝的工程特点，采用三轴固结排水剪切试验，对沥青砼的性能进行了试验研究。试验成果表 明：沥青砼的应力应变关系基本符合邓肯 张非线性弹性模型，其变形模量数K、摩擦角 φ0随试验温度增高而降低，并随沥青含量的增高而降低。     

塑性混凝土弹性模量的试验研究

弹性模量是塑性混凝土的一项重要力学性能指标。对两种不同测试标距(300mm和150mm)情况下塑性混凝土的弹性模量进行了试验研究。根据试验结果,得出了标距为试件全长(300mm)时测得的弹性模量较为符合实际的结论。同时,还对不同原材料用量和不同试验条件对塑性混凝土弹性模量的影响规律进行了初步探讨。该研究成果对于塑性混凝土的配合比设计及施工具有参考价值。     

塑性混凝土立方体和圆柱体试件的力学特性数值模拟研究

为研究塑性混凝土立方体和圆柱体试件力学特性的差异,采用 FLAC3D 有限差分软件模拟了塑性混凝土单轴压缩试验,数值模拟得到的塑性混凝土单轴应力 - 应变关系与试验结果基本一致,说明采用 FLAC3D 开展塑性混凝土力学特性数值分析是可行的。在此基础上,分别开展了立方体和圆柱体塑性混凝土试件的三轴试验数值模拟,获得了塑性混凝土试件应力 - 应变曲线、峰值强度和峰值应变,并分析了两种试件位移云图。研究表明在相同参数下立方体试件峰值强度普遍比圆柱体试件偏大,峰值强度随着围压近似线性增长。     

冻融循环后混凝土双轴压的试验研究

利用大型混凝土静、动三轴试验系统，对经过0、25、50、75次冻融循环的混凝土，进行了5种比例加载路径的双轴压试验，测得了混凝土的强度及两个加载方向的应变，并根据试验结果，系统地探讨了冻融循环后，混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形特性。在此基础上，建立了冻融循环后混凝土双轴压的破坏准则，为北方寒冷地区的水坝、混凝土路面等的设计、分析提供了试验及理论依据。     

小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉力学特性试验研究

结合小湾拱坝,试验研究了湿筛混凝土动态弯拉力学特性。试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法。静载试验加载速率为250N/s。动载试验考虑了不同初始静载(0%、40%、80%、90%)和不同动态加载方式(冲击和变幅三角波)。40%、80%和90%初始静载分别取18.6kN、37.2kN和41.8kN,以静载速率加载至初始静载值,再施加动态荷载。冲击波形加载速率是250kN/s。变幅三角波形加载频率是1Hz,每个加载台阶含3个周期,相邻加载台阶差值是20kN。湿筛混凝土试验结果表明:(1)初始静载对混凝土动态极限弯拉强度影响很大;(2)合适比例的初始静载对混凝土动态极限弯拉强度有利,80%初始静载时动态弯拉强度提高最大,冲击试验DIF高达1.49;(3)同静载相比,冲击加载时混凝土动态极限弯拉强度提高,弯拉极限拉伸值略小,弹性模量提高不多,纯弯区正截面中和轴位置没有变化;(4)往复加载对混凝土存在低周疲劳的不利影响。对比分析表明,三级配混凝土与其湿筛混凝土动态弯拉力学特性,定性规律相似,但定量结果尚得不出来,进行高拱坝抗震设计时,应采用全级配混凝土动态试验结果。     

沥青含量对浇筑式沥青混凝土力学特性的影响

浇筑式沥青混凝土是现在水利工程中防水心墙的主要材料,沥青含量是影响其力学性质的重要因素。在室内通过温控高压三轴仪,分别对沥青含量为8.5%,10.5%,12.5%的沥青混凝土试件进行了常规三轴试验。试验结果表明：温度为5℃及10℃时,试件的最大偏应力及切线模量系数K随沥青含量的增加而减小;黏聚力c随沥青含量的增加呈现出非线性减小;内摩擦角φ则随沥青含量的增加呈现出先增加后减少的趋势;试件的蠕变随沥青含量的增加而增加,蠕变速率增加的比例大于沥青含量增加的比例。     

混杂纤维高强混凝土基本力学性能试验研究

本文通过钢纤维和聚丙烯纤维掺量的改变,研究混杂纤维对C60高强混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响。结果表明:无论是单掺还是混杂掺入都对其基本力学性能有着显著影响。     

带裂缝混凝土轴拉力学性能及Kaiser效应试验研究

为了解带裂缝混凝土在轴拉荷载作用下的力学特性和在变幅循环荷载作用下声发射Kaiser效应,设计了3种带不同初始缝长的混凝土轴向拉伸试验,详细分析了初始缝长对混凝土轴拉强度、断裂韧度、弹性模量等力学参数和声发射Kaiser效应的影响。结果表明:随着初始缝长的增加,混凝土弹性模量保持不变,断裂韧度逐渐增加,轴拉强度与初始缝长呈线性递减关系;在变幅循环荷载作用下,混凝土表现出明显的Kaiser效应,随着荷载水平的提高,Kaiser效应逐渐减弱;当缝高比小于0.4时,Kaiser效应随初始缝长的增大逐渐增强;Kaiser效应本质上是由混凝土内部损伤程度决定的。此外,混凝土轴拉强度的大小会影响其在低荷载水平作用时声发射信号的强弱,据此可判断混凝土试件强度的高低。     

压剪共同作用下混凝土的损伤演化研究

利用动静力三轴仪进行不同加载速率不同法向压力下混凝土的抗剪试验,基于Najar能量法的改进,提出一种新的损伤变量计算方法,以此分析法向压力和加载速率对混凝土压剪受力状态下损伤演化的影响;并结合Weibull模型上升段和过镇海模型下降段,构建了压剪损伤模型。研究结果表明:根据提出的计算损伤变量方法的得到结果与混凝土实际受载情况较符合;混凝土压剪受力状态下损伤演化可分为3个阶段:①线弹性阶段;②损伤加速变化阶段;③损伤收敛阶段。法向压力对混凝土的损伤演化有显著的影响,法向压力的增大减缓了混凝土的损伤发展速度;混凝土损伤的发展随着加载速率的增加有滞后的趋势。     

流态混凝土的试验研究

 综合隔河岩水利枢纽工程和三峡工程流态砼的试验 研究成果，对国产常用几种塑化剂的掺用效果进行了比较，同时对流态砼的组成和物理力学性能作了阐述。试验表明：流态砼的组成与基准砼基本相似，凝结时间比基准砼延缓 4～6 h；抗压强度、弹性模量和极限拉伸值、干缩值均随龄期增长而增长等性能与基准砼基本相同。