不同应变速率下橡胶混凝土损伤本构模型

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能,本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验,分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加,橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势,橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势,但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10^-5/s增加至3.3×10^-3/s时,橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时,承受应变速率为3.3×10^-5/s、3.3×10^-4/s和3.3×10^-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%;橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加,整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型,并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。     

受冻融混凝土动态抗压特性试验研究

通过对受冻融混凝土试件进行单轴动态抗压试验,分析了冻融次数(0、25、50和75次)及应变速率(10-5 s-1、10-4 s-1和10-3 s-1)对混凝土抗压强度、峰值应变和应力-应变曲线的影响.结果表明:不同应变速率下受冻融混凝土的破坏特点有所差异,随着应变率的提高,试件断面更加平整,有较多粗骨料发生破坏;相同冻融次数下,随着应变率的增大,抗压强度明显增加,而峰值应变减小,应力-应变全曲线的峰值点呈前移和上升的趋势,曲线上升段斜率逐渐增大且长度也随之增大,下降段越为陡峭,表现明显的脆性特点;相同应变率下,随着冻融次数的增加,抗压强度均有所降低,而峰值应变逐渐增大,应力-应变全曲线的峰值点表现为明显下降和后移的趋势,其曲线下包面积减小,吸收能量的能力变差;通过对试验结果分析,建立了考虑应变率影响的受冻混凝土受压应力-应变曲线方程.     

增强纤维约束混凝土柱承载力计算方法对比

在增强纤维复合材料(FRP)约束钢筋混凝土柱理论与试验研究的基础上,探讨了混凝土强度、截面形式、倒角半径、FRP环向约束体积比、FRP有效拉应变等因素对FRP约束效应的影响。评述了国内外有关FRP约束钢筋混凝土柱承载力的计算方法。在此基础上计算305根FRP约束钢筋混凝土柱的承载力,与试验结果进行对比分析,结果表明,各公式均能在一定程度上预测FRP约束柱的承载力,但各公式计算精度存在一定差异,其中经验公式精度较低,偏不安全,而规范推荐公式计算值偏于保守,各公式仍需要进一步改进。     

钢筋混凝土矩形空心墩柱的FRP约束效应研究

为了正确评价纤维增强复合材料(FRP)约束效应对钢筋混凝土(RC)空心墩柱受力性能的影响,首先采用有限元数值模拟方法,对FRP类型、厚度、幅宽和间距参数影响下约束RC矩形空心柱的轴压荷载、约束混凝土压应变、箍筋和FRP拉应变的变化规律进行研究。基于模拟结果,提出一种考虑FRP布环箍和箍筋共同约束效应的侧向约束压力计算公式,进而建立FRP约束混凝土压应力-应变模型。进一步应用提出的FRP约束混凝土模型评价FRP加固矩形空心桥墩的受力性能,并与试验结果对比,两者吻合较好。     

椭圆形GFRP管高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为了调查椭圆形GFRP管高强混凝土短柱的轴压力学性能,验证Teng et al.2016模型(FRP约束椭圆形混凝土应力-应变关系模型)的适用性,通过4组8个椭圆形GFRP管高强混凝土短柱试件的单调轴压试验,来考察4种截面长短轴之比对其轴压力学性能的影响,并将试验结果与Teng et al.2016模型进行对比分析。试验结果表明:椭圆形试件的破坏模式均为椭圆形截面长轴顶点附近GFRP管发生环向断裂;椭圆形GFRP管的约束可显著提升核心混凝土的抗压强度与极限轴向应变,且抗压强度和极限轴向应变随截面长短轴之比的增大而降低;Teng et al.2016模型与本文试验结果吻合得较好,表明该模型对椭圆形GFRP管高强混凝土短柱试件依然适用。     

多因素影响下FRP约束混凝土柱FRP有效极限拉应变研究进展

FRP侧向约束作用使混凝土柱处于三向受压状态,可提高混凝土柱的抗压强度和延性。FRP有效极限拉应变是确定FRP侧向约束力的关键参数,对FRP约束混凝土轴压峰值应力和峰值应变计算模型、应力-应变模型的建立至关重要,其影响因素众多。目前国内外研究者在FRP有效极限拉应变取值方面取得了一些有价值的研究成果,但得到的FRP有效应变系数离散性较大,考虑的影响因素不全面。基于现有研究成果,对FRP有效极限拉应变的影响因素进行了系统分析,指出了当前FRP有效极限拉应变研究存在的不足和未来需深入研究的方向。     

内置复材管局部弱约束混凝土方柱受压性能研究

基于约束混凝土提出一种由钢筋、混凝土及缠绕管组成的内置复合材料管局部约束混凝土组合柱(ConcreteEncased FRP Confined Concrete Sub-Columns/Cores Column,简称"CEFC"),本构件截面形式为外围的钢筋混凝土类方柱和内置于4角点的FRP管约束混凝土圆柱(Concrete-Filled FRP Tube,简称"CFFT")组合而成。通过试验研究及有限元数值模拟对钢筋混凝土柱及内置复合管局部弱约束混凝土方柱进行了轴偏压作用下力学行为的分析和比较。结果表明,弱约束CEFC典型破坏模式为局部破坏,内置CFFT可较好延缓构件整体破坏。CEFC在轴压和偏压作用下延性都有所提高,且在偏压作用下CEFC具有明显的二阶刚度,且承载力具有小幅度提高。     

纤维增强复合材料约束混凝土柱耐久性研究进展

针对不同腐蚀环境、不同温度、不同作用方式等多个方面开展了对纤维增强复合材料（FRP）约束混凝土柱耐久性的研究综述,对不同因素作用下FRP约束混凝土柱的抗压强度保留率进行拟合,分析了不同因素对FRP约束混凝土柱力学性能的影响,以期为后续FRP约束混凝土柱耐久性研究及实际应用提供参考。     

水环境下混凝土动态抗压特性试验研究

为了了解混凝土在水环境下的力学性能,采用φ300 mm×600 mm的圆柱体试件,在10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪上进行不同应变速率(10-5/s、10-3/s、10-2/s)下的饱和混凝土单轴压缩试验和循环孔隙水压预处理后的混凝土常三轴压缩试验,对比分析不同加载方式对混凝土基本力学参数与损伤破坏特性的影响,并基于水环境下的作用机理对试验现象作出解释,研究表明:相对于饱和单轴加载,常三轴作用下的混凝土峰值应力更高,峰值应变更大;围压作用下,随着孔隙水循环次数的增加,混凝土的峰值应力增大,循环孔隙水压作用对混凝土的率敏感性具有促进作用;不同加载方式的损伤组合图中,单轴作用下,混凝土损伤路径最短,损伤变量的增加速度最快;常三轴作用下,不同循环孔隙水压作用下混凝土的损伤路径由于应变速率的提高发生了变化.     

基于数值试验的FRP约束混凝土圆柱轴压性能研究

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱(FRP Confined Concrete Column,简称"FCCC")具有承载力高、延性好等优点,目前以试验为主要研究方法,很难对其截面尺寸、混凝土强度等级及FRP层数等参数进行全面研究。首先对FCCC轴压性能的试验和数值模拟研究现状进行了归纳总结,然后基于Drucker-Prager弹塑性本构建立有限元模型,并通过现有试验结果验证了该模型的正确性;采用该有限元模型研究了截面直径为150 mm~750 mm,混凝土强度等级为C30~C80以及FRP层数为1层至5层的不同FCCC的轴压性能。结果表明:FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着混凝土强度等级的提高而分别提高和降低;混凝土强度恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着FRP约束量的增加而提高;混凝土强度和FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力随着直径的增大而减小。通过数值试验的方法较全面地研究了不同参数对FCCC轴压性能的影响,可为FCCC受力性能的进一步研究和工程设计提供参考。     

约束钢筋混凝土矩形空心墩的FRP布拉应变试验研究

为了确定影响约束钢筋混凝土(RC)空心墩的纤维增强复合材料(FRP)有效拉应变的参数,建立其正确的计算模型,对10个FRP约束RC矩形空心墩进行了恒轴压、水平单向反复荷载作用下的拟静力试验。分析了不同约束试验空心墩的FRP拉应变实测值,结果表明:影响FRP布拉应变的参数包括约束区损伤位置、FRP类型和配箍率、剪跨比和约束墩的破坏模式。与不同FRP有效拉应变计算值进行对比,验证了弯曲破坏下约束矩形空心墩的FRP实测值与剥离破坏下FRP应变计算结果较接近,而与环向包裹粘贴或FRP拉断破坏模式下的FRP计算值相差较大。     

不同加载速率下SAP混凝土断裂性能研究

为研究加载速率对高吸水性树脂(SAP)混凝土断裂性能的影响，本文浇筑了不同内养护水灰比SAP混凝土试件，采用三种加载速率开展缺口梁三点弯曲试验，测量和分析不同试件的断裂模式、裂纹开口位移和断裂韧性。试验结果表明：SAP混凝土和普通混凝土均具有应变率效应，且适量的SAP和内养护水可以提高混凝土的断裂能；随着内养护水灰比的增加，SAP混凝土的峰值强度比持续下降，起裂韧度和失稳韧度都呈逐渐降低的趋势；随着加载速率的增加，两种韧度都呈增长的趋势。本文提出的基于内养护水灰比和加载速率双因素影响的峰值强度比和断裂韧性拟合模型可为SAP混凝土在实际工程中的应用提供参考。     

BFRP约束方形混凝土柱轴心受压强度模型

目前,FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土强度模型大部分都是建立在FRP约束混凝土圆形柱基础之上.而FRP约束混凝土方形柱的侧向约束力受截面形状的影响较大,与圆形柱相比,由于拐角的应力集中导致的侧向约束应力不均匀等,使得FRP包裹方形柱的侧向约束效果明显降低,强度也随之下降.本文基于FRP约束圆柱体的强度公式,考虑方形柱的有效核心区、拐角效应的影响,引入对应的影响系数,建立了BFRP(玄武岩纤维复合材料)约束方形混凝土柱轴心抗压强度模型并与试验数据对比分析,结果表明,该模型具有良好的吻合度.     

应变率对3D打印混凝土抗压性能的影响

为评价应变率对3D打印混凝土动态抗压性能的影响,开展4种应变率下打印混凝土3个正交方向的单轴压缩试验,得到不同加载工况下3D打印混凝土的受压破坏形态和应力-应变曲线,探讨了应变率和不同方向对3D打印混凝土抗压强度、弹性模量、峰值应变及各向异性的影响规律,考虑应变率效应提出3D打印混凝土各个方向动态抗压强度与动态弹性模量的经验计算公式。研究结果表明：3D打印混凝土裂缝萌生于层条间薄弱界面处并沿界面扩展,这些发展于薄弱界面处的裂缝决定了3D打印混凝土的破坏失效;各个方向的动态峰值应力和动态弹性模量均存在一定程度的应变率相关性,Y方向抗压强度率相关性最高;3D打印混凝土的各向异性随着应变率增加而减小,在高应变率下变化幅度很小。     

高温下混凝土动态强度特性

本文采用自主研制的高温SHPB试验系统对200℃、400℃、600℃和800℃下混凝土的动态强度特性进行了试验研究,分析了应变率与温度对混凝土抗压强度的影响,结果表明:不同温度下,混凝土的应变率均随弹速的提高线性增长;混凝土的动态抗压强度随应变率的升高而增大;存在一个临界应变率,使得当应变率大于该临界应变率时,动态强度增长因子随应变率对数的增大而显著提高;温度对混凝土强度有显著影响,400℃时动态抗压强度高于常温.     

倒角半径对FRP加固混凝土柱力学性能影响的试验研究

设计制作了普通钢筋混凝土受压短柱试件,分成5组进行试验,每组的倒角半径分别为0、10mm、30mm、50mm、70mm。每组又分别按照未加固和粘贴不同层数的FRP进行分类,试验在500T的液压试验机上进行。试验结果表明,倒角半径的大小和FRP布粘贴层数能均影响混凝土柱的强度和延性,具体表现在当倒角半径和纤维布层数在合理范围内时能提高其强度和延性,当二者过大时,不论其强度和延性都会降低,且表现为脆性的剥离破坏。     

不同应变率下橡胶混凝土抗压性能及能量特性研究

对四种橡胶体积掺量(0%、5%、10%、20%)的级配良好橡胶混凝土开展单轴抗压试验,对力学性能和破坏形态方面进行分析,得到了橡胶混凝土综合性能最优时的橡胶掺量,进而对最优掺量组进行不同应变率下的单轴压缩试验,并分析了不同应变率下橡胶混凝土的能量特性。试验结果表明,橡胶混凝土表现为裂而不散的类延性破坏,而非普通混凝土的脆性破坏。随着橡胶掺量的增加,抗压强度大幅降低,但变形能力得到增强,在掺量为10%时,橡胶混凝土的抗压强度达标,变形能力最好。橡胶混凝土受压时能量演化和转化过程是输入能先大量转化为弹性能并储存;接着耗散能转化率开始增加,使试件表面产生大量微裂纹;最后弹性能快速释放,耗散能转化率占比明显提高,从而导致试件整体破坏。另外随着应变率增大,橡胶混凝土的抗压强度和初始弹性模量明显提高,而峰值应变降低,同时输入总能量、弹性能与耗散能均呈现上升趋势,其中弹性能增加更明显。     

混凝土破坏特征试验与PFC仿真技术研究

为研究PFC仿真技术在混凝土中的应用,设计了不同应变速率下混凝土的室内单轴压缩试验,对混凝土pfc模型进行了优化,分析了主要细观参数对优化模型力学特性的影响,结合室内试验验证了所用细观参数的合理性,最终分析了混凝土的破坏特征,分析发现:①混凝土模型试样的峰值应力随法向-切向刚度比增大而逐渐降低,峰值应变随法向-切向刚度比增加先增加后降低;混凝土模型试样的峰值应力、峰值应变随粘结法向强度增大而线性增加;随颗粒粘聚力增加,混凝土模型试样的峰值应力、峰值应变整体上均呈现先增大,后趋于平稳的变化趋势;②数值模型和混凝土试样单轴受压的破坏形式都为剪切破坏,骨料的分布是影响混凝土试样的破坏面形态的主要原因;③混凝土的强度主要取决于水泥砂浆的强度及其与骨料表面的黏结强度。     

截面尺寸对CC+CFRP共同约束钢筋混凝土方柱受力性能的影响

截面尺寸对于碳纤维增强复合材料(CFRP)约束柱的性能具有重要影响,鉴于CFRP在特殊环境中的耐久性问题,提出了碳纤维布与混凝土帆布(CC)联合加固方式,通过两种加固方案(CFRP加固和CFRP+CC共同加固)的矩形钢筋混凝土方柱轴压试验,研究了不同截面尺寸对混凝土方柱轴向受压承载力的影响,分析了加固后混凝土方柱的破坏形态和延性.结果表明:随着柱截面尺寸的增大,试件的持荷平台变小,截面应力、应变和延性系数均减小;CC+CFRP复合加固柱的承载力和延性较CFRP加固对照组均得到提高,破坏形态也得到明显改善.     

RC桥墩的FRP延性加固设计方法研究

为了制定经济合理的钢筋混凝土(RC)墩柱的纤维增强复合材料(FRP)抗震延性快速加固方案,提出了基于目标位移延性系数提高指标的FRP抗震延性加固设计方法,并建立了加固墩柱宏观力学性能参数(位移、延性系数)与材料性能参数(FRP约束混凝土极限压应变、FRP配箍率、FRP有效极限抗拉强度、FRP有效极限拉应变)之间的力学计算模型。进一步应用所提出的计算模型,结合有限元数值模拟技术,得到FRP约束圆形和矩形墩柱受力性能的分析结果,并与试验结果进行对比。结果表明,提出的FRP延性加固设计方法可较正确地计算加固RC墩柱的受力性能、FRP片材配箍率或加固厚度,并验证了考虑箍筋和FRP共同约束作用的Seible FRP约束混凝土极限压应变计算模型的合理性。