不同应力水平对混凝土徐变性能的影响

为了研究不同应力水平对混凝土徐变性能的影响,通过对2组应力水平分别为0. 2fc和0. 4fc(fc为混凝土轴心抗压强度)的混凝土试件进行轴压试验,研究了混凝土徐变与应力水平的关系。基于试验得到的混凝土徐变系数曲线,提出了考虑损伤演变的混凝土徐变计算方法;通过数值模拟研究了轴心受压混凝土构件在线性徐变模型和非线性徐变模型下300 d内的位移变化。结果表明:在低应力0. 2fc下,线性徐变模型与非线性徐变模型计算值接近;临界应力0. 4fc下,非线性模型与考虑混凝土损伤的方法计算值接近,线性徐变模型计算值低于非线性徐变模型计算值;在高应力0. 5fc、0. 6fc和0. 7fc下,非线性徐变模型计算值高于线性徐变模型计算值,最大差值可达163%。     

双轴压应力作用下混凝土徐变特性研究

核电安全壳结构承受双向预压应力作用,已有的单轴应力状态徐变计算方法无法计算双向应力下的混凝土徐变变形。考虑双轴应力状态对徐变泊松效应及徐变函数的影响,首先构建了以应力比为参数的双轴徐变泊松比矩阵,基于B4单轴徐变理论模型发展了以Dirichlet级数为表达的双轴受压徐变函数。综合考虑泊松效应及材料黏弹性特性,提出了双轴受压应力下混凝土徐变非线性理论模型。通过计算与试验结果的对比,验证了模型的准确性。最后将该模型应用于预应力损失分析,为服役核电安全壳预应力时变性损失分析及结构延寿性态评估提供了参考。     

考虑几何非线性的钢管混凝土拱桥徐变效应研究

基于微分法推导了考虑几何非线性大转动小应变的平面梁单元非线性平衡方程,利用Fortran自编程软件对某大桥平面模型分别进行了有无非线性影响的徐变效应分析,以初应变法模拟混凝土徐变效应,用对数形式对龄期进行划分,分析计算了龄期1 000 d徐变效应的变化数据。结果表明考虑几何非线性相较于线性下的徐变分析数值差异达到5%左右,在大荷载与大跨径的情况下,结构非线性更为明显,其双重非线性考虑更有必要。     

混凝土非线性徐变理论问题

本文研究混凝土非线性徐变理论问题。据高应力作用下徐变试验结果,确定了可逆与不可逆徐变的应力函数,并采用匹配法给出了混凝土和钢筋混凝土结构非线性徐变的近似解析解。     

硫酸盐侵蚀混凝土轴心受压构件徐变分析

将混凝土损伤力学理论研究方法与B3徐变模型相结合,采用应力级别、硫酸盐溶液质量分数、混凝土构件截面有效尺寸、混凝土经受应力腐蚀的时间等参数对压应力状态与硫酸盐侵蚀共同作用下的混凝土B3徐变模型进行了修正,通过非线性回归建立了硫酸盐侵蚀下混凝土轴心受压构件的修正B3徐变预测模型.与不同的试验资料对比表明,采用该修正徐变模型得到的预测值与试验数据吻合较好.应用该修正徐变模型,分析了水灰比、骨料水泥比、构件截面尺寸以及应力级别、硫酸盐溶液质量分数等因素对混凝土徐变的影响.     

钢管混凝土轴心受压构件徐变的有限单元逐步分析法

本文运用混凝土徐变的有效模量有限单元逐步分析法,并将混凝土徐变刚度和钢管刚度直接叠加的方法来分析钢管混凝土徐变。运用该方法,结合文献[3]提出的徐变系数分析了钢管混凝土徐变的实验模型,得到的理论结果与实验数据吻合良好,证明了该方法分析钢管混凝土徐变具有良好的精度。     

混凝土结构施工期竖向受力构件变形拟合计算

根据线性徐变的迭加原理,利用ACI209中的徐变模型,推导了施工期内混凝土结构竖向构件弹性变形和徐变的积分表达式;通过数据拟合计算,引入混凝土名义弹性模量,提出了用一元线性函数和一元二次函数计算弹性变形和徐变的简化计算法。该方法考虑了加载龄期、逐层加载、混凝土坍落度、环境相对湿度、构件厚度、配筋率等因素的影响。通过某混凝土框架-核心筒结构实体测试数据验证,该方法能够准确的预测施工期竖向构件弹性变形和徐变的发展规律。     

碾压混凝土各向异性徐变损伤本构模型

碾压混凝土的徐变包括低应力水平下的近似线性徐变和高应力水平下的非线性徐变，在低应力水平下，损伤值较小，徐变近似线性，可以应用叠加原理；在高应力水平下，损伤值较大，徐变表现为明显的非线性，叠加原理不再适用，高应力水平下徐变的非线性特征可以用线性徐变和损伤耦合来描述。根据碾压混凝土材料损伤拉压显著不同的特点，分别在拉压应变空间建立了碾压混凝土的损伤演化方程，考虑粘弹性与损伤耦合，应用正交各向异性损伤理论来描述由于微裂缝扩展引起的刚度退化和应变软化，该模型能够较好地描述碾压混凝土的在复杂应力状态下的非线性徐变特性。     

混凝土结构徐变应力分析的全量方法

本文研究了适用于混凝土结构徐变应力分析的一种全量方法.在结构的非线性分析中,当结构加载过程为简单形式时,全量方法较增量方法能控制更高的精度.在本文中,以应力冲量的形式推导了混凝土徐变应变增量的递推公式,并且以此公式构造了混凝土徐变应力分析的初应变全量有限元格式.在混凝土徐变应力非线性全过程仿真分析中,初应变全量有限元格式较增量格式更为方便和实用.     

钢管膨胀混凝土徐变系数简化模型

在室内环境中对8个混凝土圆柱体试件进行长达800余天收缩徐变测试,对比了混凝土、钢管混凝土、钢管膨胀混凝土圆柱体的收缩徐变时程规律,得到了钢管膨胀混凝土收缩徐变特性.试验结果表明:钢管膨胀混凝土收缩应变较小,受膨胀剂的影响,初期收缩变形基本为0;钢管膨胀混凝土徐变变形在100d内变化较大,100d后基本处于平稳状态,与未添加膨胀剂钢管混凝土徐变系数时变规律基本一致.在合理假设钢管混凝土徐变机理前提下,依据继效流动理论和多轴应力下徐变理论,提出钢管混凝土徐变系数终值估算方法;钢管膨胀混凝土徐变模型中徐变系数终值由可恢复的滞后弹性变形、不可恢复的初始急变塑性变形和不可恢复的黏性流变变形三部分函数分别求极值相加所得,同时结合钢管膨胀混凝土实测徐变的时变规律,提出钢管膨胀混凝土徐变系数简化计算模型,与试验结果相对比,该模型计算式简洁,预测结果较为准确.     

早龄混凝土的压缩与拉伸徐变及其研究现状

早龄混凝土的拉伸、压缩徐变规律及其结构徐变应力计算方法是对早期裂缝进行有效预测并控制的关键。既有的徐变研究主要侧重于成熟混凝土,而早龄混凝土徐变相关的科学研究还有待进一步深入。对早龄混凝土的压缩和拉伸徐变研究成果、测试方法及其徐变应力计算方法进行了详细综述。研究表明:目前混凝土早龄期拉伸、压缩徐变试验测试尚无规范可循,相关试验数据较为缺乏;混凝土早龄期徐变预测模型基本未考虑其在低应力水平下的非线性性质;早龄混凝土结构非线性徐变应力理论分析方法亦不尽完善。基于系统试验研究和固化徐变理论建立混凝土非线性徐变理论模型,对早龄混凝土结构采用同时考虑受拉和受压不同应力松弛特性的非线性徐变应力理论计算方法,应可提高早龄结构的有限元仿真精度。     

Formulation of shear strength of slender RC beams using gene expression programming,part I: Without shear reinforcement

In this study, a new design equation is derived to predict the shear strength of slender reinforced concrete (RC) beams without stirrups using gene expression programming (GEP). The predictor variables included in the analysis are web width, effective depth, concrete compressive strength, amount of longitudinal reinforcement, and shear span to depth ratio. A set of published database containing 1942 experimental test results is used to develop the model. An extra set of test results which is not involved in the modeling process is employed to verify the applicability of the proposed model. Sensitivity and parametric analyses are carried out to determine the contributions of the affecting parameters. The proposed model is effectively capable of estimating the ultimate shear capacity of members without shear steel. The results obtained by GEP are found to be more accurate than those obtained using several building codes. The GEP-based formula is fairly simple and useful for pre-design applications.     

Gene expression programming for total bed material load estimation—a case study

This paper presents Gene-Expression Programming (GEP), which is an extension to the genetic programming (GP) approach to predict the total bed material load for three Malaysian rivers. The GEP is employed without any restriction to an extensive database compiled from measurements in the Muda, Langat, and Kurau rivers. The GEP approach demonstrated a superior performance compared to other traditional sediment load methods. The coefficient of determination, R² (= 0.97) and the mean square error, MSE (= 0.057) of the GEP method are higher than those of the traditional method. The performance of the GEP method demonstrates its predictive capability and the possibility of the generalization of the model to nonlinear problems for river engineering applications.     

重庆红砂岩单轴直接拉伸蠕变特性试验研究

 以重庆市典型的红砂岩为研究对象,应用自行设计加工的岩石单轴直接拉伸装置进行该红砂岩的单轴直接拉伸蠕变试验。基于试验结果,研究红砂岩在单轴直接拉伸作用下的轴向蠕变、侧向蠕变以及卸荷蠕变规律,并探讨红砂岩蠕变断裂特征。最后,应用改进的非线性西原蠕变模型分别对该红砂岩的轴向、侧向蠕变试验曲线进行辨识,基于Levenberg-Marquardt(LM)优化算法的Matlab编程获得改进西原模型的材料参数。蠕变模型与试验结果比较,显示蠕变模型在该红砂岩直接拉伸蠕变中的适用性。研究成果丰富了重庆市红砂岩蠕变资料,对该地区进行大型岩土工程具有积极的指导意义。     

减震结构粘滞阻尼器参数优化分析

研究了基于响应面法进行减震结构非线性粘滞阻尼器参数优化设计的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和参数优化.以一榀钢筋混凝土框架结构非线性粘滞阻尼器参数优化为例,以所有粘滞阻尼器提供的阻尼力之和最小为优化目标函数,层间最大位移限值作为约束条件,建立粘滞阻尼器参数优化的数学模型,然后运用非线性规划优化方法进行参数优化.算例研究结果表明:基于响应面法进行粘滞阻尼器参数优化,既能保证结构层间位移小于限值,又能降低建造成本.     

自密实混凝土梁长期变形性能研究

对13根自密实混凝土梁在长期荷载作用下的变形性能进行了试验研究,探讨了早龄期加载时混凝土的固化程度、预加应力以及结构超静定次数对梁的长期变形性能的影响。试验研究和理论分析表明:(1)同组梁实测结果的离散性很小,自密实混凝土品质优良。(2)早龄期加载时混凝土的固化程度、预加应力以及结构超静定次数对梁的长期变形性能有较大的影响。(3)自密实混凝土梁的挠度徐变系数在1.0～1.8之间,在工程中采用自密实混凝土时一般不需要对自密实混凝土的徐变加以特殊考虑。(4)采用修正的MC90徐变和收缩模型及龄期调整有效模量法结合截面分析能较准确地计算自密实混凝土梁的徐变挠度。同时为自密实混凝土工程设计和结构分析提供可靠的试验依据。     

Nonlinear behavior of slender RC columns: (1). Numerical formulation

This paper introduces an analytical model which can simulate the nonlinear behavior of slender reinforced concrete (RC) columns. The layer approach is adopted to determine the equilibrium conditions in a section and to consider the different material properties across the sectional depth effectively. The material nonlinearity including the cracking of concrete is taken into consideration, and geometric nonlinearity due to the P–Δ effect is taken into account by using the initial stress matrix. In advance, the creep deformation of concrete is described in accordance with a first-order algorithm based on the expansion of a degenerate kernel of the compliance function. To verify the analytical results, correlation studies with previous numerical results and experimental data are conducted, and numerous parameter studies are followed to discuss the structural responses of slender RC columns according to the changes in design variables. Finally, the necessity for a rigorous nonlinear analysis is emphasized for more accurate prediction of the ultimate resisting capacity of slender RC columns.     

非线性局部剪力交互作用下的开裂组合梁长期变形神经网络研究

结合有限元分析和人工神经网络,提出一种新的思路,研究简支组合梁的短期和长期变形。本文建立两个神经网络模型,采用相关论文中有限元模型的结果进行样本训练。有限元模型考虑了抗剪连接件的非线性荷载-滑移关系,以及蠕变、收缩和混凝土板的裂缝。而对没开裂的混凝土只考虑了蠕变、收缩的影响。为训练及验证两个神经网络模型,建立了一个包括不同设计参数的大数据库。研究发现,两个神经网络模型均能预测组合梁的变形。因此,神经网络模型可用以评估非几何设计参数对简支组合梁的短、长期变形影响。最后,根据AISC规范和欧洲规范4方法计算简支组合梁的短、长期变形,并与有限元模型结果进行比较。结果表明,与有限元方法相比,AISC方法低估了短期变形而高估了长期变形。