低温季节大坝混凝土冷却水管周围应力应变监测现场试验

大坝混凝土力学性质受诸多因素影响,变化规律复杂,最新研究表明:不同的温度条件对混凝土的变形规律有着明显的影响.对此,在西南某混凝土特高拱坝冬季混凝土浇筑现场,结合冷却水管周围不同位置处单支应变计测值和每支应变计附近同样温度条件下设置的专用无应力计监测的该温度条件下自由体积变形,通过建立大坝无应力计统计模型分析无应力计测值得出混凝土热膨胀系数,并分离出自生体积变形,采用考虑混凝土徐变特性的计算程序,将应变计测值转化为实际应力以分析冷却水管周围不同部位混凝土应力分布.试验结果表明:由于该大坝采取"小温差、早冷却、缓慢冷却"的通水冷却方式,在现有的通水冷却方案下,冷却水管周围混凝土应力不大;该试验能给现场混凝土冷却通水方案以及防裂施工提供指导,为关键部位混凝土温度应力仿真反馈分析提供实测资料.     

钢纤维自应力混凝土自应力的长期稳定性研究

基于9 a的自应力混凝土长期变形试验,分别研究了自应力混凝土在钢筋和钢纤维限制条件下自应力值的稳定性.试验结果表明,自应力混凝土2.5 a的自应力损失仅为0.6～1.2 MPa,并且具有二次膨胀的特性.同时根据已有理论模型,建立了自应力混凝土的自应力损失的计算公式,与实测值吻合较好.     

高拱坝砼拉压特性的全级配及湿筛试验

水工大坝混凝土力学特性试验迄今仍采用湿筛成型小尺寸试验试件完成,而湿筛试验往往剔除大于40mm以上大骨料,如此造成试验结果与大坝混凝土实际全级配性能的差异,无法真实反映实际大坝混凝土的性能指标。结合锦屏一级高拱坝混凝土强度测试要求,开展其全级配试件力学特性及相关性能试验,对其单轴抗压、单轴抗拉、极限拉伸及弹性模量等指标进行全面测试,其180d龄期的单拉强度和90d龄期的极限拉应变与湿筛试验测试值的比值变化为::按C18040、C18035、C18030强度分区,分别为0.661、0.637、0.690和0.583、0.579、0.573。在大骨料作用下,锦屏一级拱坝混凝土全级配试验测试的弹性模量则比湿筛试验测试值略高。     

预应力混凝土连续刚构桥实测应变与应力的转换

混凝土实测应变除弹性应变外还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变，介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤．在混凝土实测应变与应力的转换中，采用无应力计去除非应力应变，利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别，并采用叠加法对徐变应变进行分离．混凝土内部应力测量关键在于应力应变转换，而应力应变转换关键在于徐变系数的识别．在西江大桥施工监控期间，先采用中性轴应力来识别徐变系数，再进行徐变应变分离的方法．应力实测值与弹性理论计算值比较接近．     

混凝土的极限拉伸与变换弹性体的极限应变

本文提出的问题,就是把混凝土轴向拉伸试验的非线性应力、应变曲线,变换为弹性体的线性应力、应变线,得出了混凝土的极限拉伸与弹性体极限应变的变换关系。这样就使热弹性应力计算与混凝土的极限拉伸协调起来,旨在解决理论分析与实际应用中的矛盾。     

四种FRP管约束UHPC轴压特性的试验研究

为研究纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP)管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)的轴压特性,分别对4个未约束和36个约束圆柱体试件进行了轴压试验,测定了应力-应变全曲线,获得了强度和极限应变值.试验结果发现:FRP约束UHPC可明显提高其强度和变形能力,纤维布层数愈多、强度越高,改善效果愈明显;轴压应力-应变曲线为双线性;在相近的约束比下,FRP管约束刚度越小,约束试件的极限应变值越大;已有的强度和极限应变的模型预测值均高于实测值,极限应变预测值偏离试验值更大.本文回归得到了FRP管UHPC的强度和极限应变预测公式预测精度较高.     

采动影响下厚湿陷性黄土层拉伸裂缝预测研究

在受到采动影响下,为了预计湿陷性黄土地表生成裂缝的区域,提出了湿陷性黄土极限抗拉强度与采动影响而形成的拉伸变形相结合的方法,判断地表生成裂缝的区域.如果在采动影响下的拉伸变形量大于湿陷性黄土极限抗拉强度,则在该区域生成地表裂缝,否则不生成裂缝.利用概率积分法求得移动变形分量,并推导出了最大拉伸变形和最小压缩变形;根据黄土的力学参数,求得地表产生裂缝的极限抗拉变形.以常村矿为例,得到在该工程地质条件下,地表产生最小拉伸变形为3.9 mm/m,裂缝角为60°.     

MgO微膨胀剂在大坝全断面碾压混凝土施工中的应用研究

针对碾压混凝土由于水化热温升高、极限拉伸值低或弹模小而容易引起混凝土开裂问题,论文在大掺量粉煤灰碾压混凝土基础上掺入一定配比的MgO微膨胀荆,进行了室内力学和耐久性试验、体积变形试验及热学试验,并对试验结果进行了分析;且在贵州索风营电站大坝工程上首次进行了全断面碾压混凝土施工的现场研究.研究结果表明Mg0在碾压混凝土中能够有效地提高混凝土强度和抗裂性.     

3D打印混凝土层条间界面抗拉性能与本构模型

通过直接拉伸试验,研究3D打印混凝土层、条间界面的抗拉强度与整体拉伸-变形曲线. 通过XCT扫描,根据孔隙率在基体与界面处的分布规律,确定层、条间界面的厚度和平均孔隙率. 根据打印混凝土基体与层、条界面的变形关系得到界面的拉伸-变形曲线. 基于混凝土的拉伸塑性损伤本构理论,建立3D打印混凝土层、条间界面的拉伸本构模型. 研究结果显示：打印混凝土层、条间的平均抗拉强度为1.636、1.514 MPa,分别占基体抗拉强度的85.8%、79.4%;层、条间界面抗拉强度和极限变形与界面处孔隙率存在明显的线性关系;层间界面厚度约为0.81 mm,条间界面厚度约为2.12 mm;所建立的本构模型与试验结果较吻合,能够准确反映拉伸荷载作用下界面的力学响应,可以为3D打印混凝土数值模拟提供可靠依据.     

混凝土用建筑锚栓(膨胀型)拉伸性能分析

对埋置于混凝土中的膨胀摩擦型锚栓进行拉伸试验,利用加设虚拟力的方法和叠加法,对混凝土体内受集中力作用时的应力状态进行弹性分析,得出半无限体体内受集中力作用时应力分布的极坐标近似解析解及主应力的方向。通过弹性分析结合修正的莫尔库仑材料破坏准则,确定了埋置于混凝土中的膨胀摩擦型锚栓在轴向拉力作用下的弹性极限荷载,利用极限平衡得出拉伸极荷载的计算公式。     

P波空间斜入射下沥青混凝土面板堆石坝响应特性及面板破坏评价

地震波入射方位和斜入射角度对于沥青混凝土面板堆石坝地震响应结果有着显著影响。本文从地震动传播机制出发,基于波场叠加原理,推导了P波以任意入射方位角和斜入射角空间斜入射下弹性半空间自由场计算公式,建立了P波空间斜入射波动输入模型。以不同应变率下的沥青混凝土单轴动态拉伸试验结果为基础,提出了考虑抗拉强度随应变率实时变化的沥青混凝土面板破坏评价方法。考虑16种不同入射方位角和斜入射角下的P波空间斜入射工况,从面板应力和加速度两方面分析了入射方位角和斜入射角对某实际沥青混凝土面板地震响应特性的影响,并进行了沥青混凝土面板的抗拉破坏评价,分析了静态评价方法与动态评价方法的差异。结果表明,所建立的P波空间斜入射波动输入模型能够准确模拟半空间自由场,波动输入数值解与解析解符合良好;与垂直输入射相比,面板顺水流向、垂直水流向加速度峰值最大分别增加135.9%和92.7%,竖向加速度峰值最大减少68.3%;空间斜输入导致面板动应力增大,主拉应力和主压应力最大分别增加3.6倍和2.7倍,忽略入射方位角和斜入射角可能会严重低估面板的地震响应。传统将静态强度提高30%作为动态强度的面板抗拉破坏判别方法过于严格,本文提出的考虑应变率效应的沥青混凝土面板破坏评价方法较为符合实际。     

再生混凝土单轴力学性能指标统一计算方法

对大量再生混凝土单轴力学性能试验资料进行整理分析,基于统计分析方法,在借鉴普通混凝土力学模型的基础上,对不同取代率下再生混凝土的各种力学性能指标进行统一分析,提出了适用于不同取代率下再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和轴心受拉峰值应变的统一计算公式,建立了再生混凝土单轴受压、受拉的应力‐应变全曲线表达式,并将公式计算结果与试验结果进行对比。结果表明：计算结果与试验结果吻合较好;提出的再生混凝土单轴力学性能指标统一计算公式精度较高。     

混凝土结构构件等应力区内裂缝随机性仿真计算方法研究

针对混凝土构件材料强度和变形性质的随机性,采用数学方法提出构造混凝土极限拉应变数列的原理.结合钢筋混凝土有限元,建立了混凝土构件等应力区初始裂缝随机性的仿真计算方法,对钢筋混凝土梁纯弯段的裂缝规律进行了仿真计算.算例表明,本方法较好地描述了混凝土材料性质的随机性,计算结果与模型试验和工程实际规律吻合.     

抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析

由于施工质量不均匀和混凝土自身的非均质性,重力坝坝体混凝土强度具有空间变异性,这一特性会对大坝的抗震性能造成影响,而当前的重力坝地震动力分析中很少考虑混凝土强度参数的空间变异性。应用随机场理论构建大坝抗拉强度的空间变异随机场,采用中心点法离散随机场并构建自相关函数得到相关系数矩阵,对相关系数矩阵进行Cholesky分解和线性变换,结合独立标准正态分布样本矩阵生成相关对数正态分布样本矩阵,实现抗拉强度空间变异性的抽样模拟。考虑混凝土抗拉强度的空间变异性,采用混凝土塑性损伤模型对Koyna重力坝进行地震非线性动力分析,基于统计意义研究了坝体裂缝条数、裂缝深度、上游面裂缝分布范围和坝顶位移等动力响应特征。成果分析表明：考虑抗拉强度的空间变异性后,Koyna重力坝动力响应具有明显的离散性,且上游面裂缝条数增加后导致坝顶水平位移整体偏向下游,垂直位移整体上抬,残余位移增大;同时裂缝深度均值较均质材料情况增大,坝体震损程度总体加剧;Koyna重力坝实际观察到的裂缝位于计算得到的裂缝分布范围之内。对抗拉强度变异系数和水平向自相关距离的参数敏感性分析表明,坝体动力响应的均值和变异性随变异系数的增大而增大,但对抗拉强度的水平自相关距离变化不敏感。     

后插钢筋位置等对APC接头拉伸性能的影响

为研究后插钢筋位置等对套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）力学性能的影响,进行了45个该接头拉伸试验,研究了其破坏形态、延性、极限承载力和套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟和参数分析。试验结果表明:接头的初始刚度和延性随两钢筋距离的增大而降低;钢筋与套筒接触和钢筋间距离减小均使接头承载力降低,前者对黏结强度降低起控制作用;极限荷载时偏转（两钢筋圆心连线）方向套筒中部截面纵向受压,钢筋拉断破坏试件,其套筒中部截面压应变随钢筋直径增大而增大;极限荷载时套筒中部截面环向应变以拉应变为主,且环向平均拉应力随钢筋直径增大而增大。基于ABAQUS进行了接头精细化数值模拟,与试验结果吻合较好。模拟参数分析表明:偏转降低试件的极限承载力,偏转对发生钢筋拔出破坏试件的极限承载力影响较大,对发生钢筋拉断破坏试件的影响较小;随搭接长度增加,黏结应力曲线峰值先增大后减小,曲线饱满程度先减小后增大。根据前期及本次试验拟合得到的极限黏结强度计算公式适用性较好,可作为实际工程参考。     

冻融循环作用下混凝土结构寿命分析

分析混凝土冻融试验资料,推导出混凝土的粘聚力c及内摩擦角φ值与混凝土冻融循环次数N、未冻融前单轴抗拉强度ft0及单轴抗压强度fc0的关系公式;推导出弹性模量E及泊松比μ与混凝土冻融循环次数N的关系公式;通过联系实验室冻融和现场冻融的等效室内冻融循环次数公式,得出等效室内冻融循环次数的经历时间.然后采用有限单元法对混凝土结构在冻融循环条件下的应力、应变及屈服状态进行分析,并对其寿命进行预测.最后,采用此方法,预测了一个混凝土简支梁结构的寿命.     

考虑拉压异性徐变的混凝土温度应力研究

对变应力作用下的拉压异性徐变的弹性徐变方程的求解进行了探讨,基于混凝土的徐变度与混凝土的龄期有关和线性叠加假设,采用应力增量法,推导了变应力作用下的拉压异性徐变的弹性徐变问题的有限元计算公式。由于拉伸和压缩徐变速率相近,假设拉伸和压缩徐变一致时的徐变应变增量递推公式,与假设拉伸和压缩徐变异性的徐变应变增量的递推公式形式上一样,仅当某时刻的应力增量主量为负时,采用压应力下的徐变度,当某时刻的应力增量主量为正时,采用拉应力下的徐变度。实际混凝土工程的拉压异性徐变应力仿真分析表明,在高温季节浇筑混凝土时,昼夜温差将引起应力周期性加卸载变化,假设拉伸和压缩异性徐变时计算的混凝土温度拉应力较拉压相同徐变时计算的混凝土温度拉应力更大,且这个应力随着仓面间歇时间的延长而逐渐增大。     

预应力混凝土构件正截面疲劳抗裂分析

针对预应力混凝土构件的正截面疲劳开裂机理与静力开裂机理的差异.指出了影响疲劳开裂的两个主要参数,即预应力钢筋的有效预应力值与混凝土抗拉疲劳强度随着重复荷载次数增加而逐渐降低,且其降低的程度不可忽略.在混凝土轴心拉-拉与拉-压疲劳试验的基础上得到了疲劳强度折减系数的计算公式,并推导出考虑了疲劳荷载作用而产生的预应力损失增量的计算公式.指出对于大多数允许出现拉应力而不允许出现裂缝的预应力混凝土构件,混凝土的抗拉疲劳强度折减系数应采用由拉-压疲劳试验得出的结果,不可简单地套用规范取值.最后给出了正截面疲劳抗裂分析的实用验算方法,为预应力混凝土构件的疲劳抗裂设计提供了依据,并可为制订有关设计规范所参考.     

Simulation of Random Crack. Generation in Concrete Members with Uniform Stress Fields

1 Introduction In practice, concrete members are frequently encountered for which theory predicts uniform stress fields. For example, in a truss member of constant cross section, every material point, except in the end regions, is expected to be subjected to exactly the same stress. Similarly, in flexural members with re- gions of constant moment, the stress in extreme fibers is theoretically constant along such regions[1]. If the tensile strength of the concrete is likewise assumed to be the …     

受约束高强度混凝土应力-应变关系的探讨

介绍了高强混凝土的特点和在实际应用中存在的问题及解决这些问题的方法，分析了影响高强混凝土极限压应变的主要因素，提出了在综合考虑轴压比和配箍率的情况下计算高强混凝土极限压应变的公式，在考虑箍筋的影响后，讨论了高强混凝土的本构关系，箍筋的影响主要体现在本构关系的下降段上，并提出了约束高强混凝土本构关系模型，从这个模型可以看出，高强混凝土的本构关系的下降段与配箍率的比较，随着配箍率的增大，高强混凝土的延性有很大的提高。