龄期对混凝土双单轴强度比的影响分析

混凝土的双轴等压强度与单轴压强度的比值β是确定混凝土破坏准则的一个关键参数。文中通过采用静动三轴电液伺服系统对不同强度等级、龄期的混凝土进行双轴等压强度和单轴压强度试验研究。结果表明,β值随混凝土龄期的增长而降低,随混凝土强度等级的升高变化不大。     

全级配混凝土在破坏时的应力和变形关系

为了探讨全级配大骨料混凝土的多轴受力状态，本文采用试验的方法比较了全级配混凝土和湿筛混凝土在双轴拉压受力情况下在破坏时的强度和变形特性。通过对试验结果的分析看出，不论混凝土试件的骨料和尺寸大小如何，其破坏时的极限应力包络线都是相似的，并都可近似用一直线来代替，文中给出了这些极限应力的回归表达式。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时混凝土的主拉应变与其平均应力具有较高的相关性，而混凝土的主压应变则与在受压方向上的最大压应力值同混凝土的单轴受压强度的比值具有较高的相关性。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时的应力应变关系曲线具有相似的外形，其本构关系曲线可用统一的模式来描述。最后，用三组图形比较了试验测量结果和给定的本构关系方程的吻合性。     

两种级配混凝土试件双轴作用下强度、变形分析

水工大体积混凝土结构,如各种类型的重力坝和拱坝等,混凝土的大部分都处于明显的二轴或三轴应力状态,因此有必要进行水工上常用的大骨料混凝土双轴荷载作用下的强度和变形试验.对大坝三级配混凝土及湿筛二级配混凝土在双轴压、双轴拉-压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.观察了试件的破坏形态,根据试验结果分析了两种不同骨料级配混凝土试件峰值强度、极限变形的变化规律.分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则,为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验参考.     

基于多轴等效应变动力损伤模型的混凝土坝工作性态分析

基于混凝土典型单轴动力应力应变曲线,考虑强度和弹性模量的应变率效应,建立了一种单轴动力损伤模型,通过与单轴拉、压试验结果对比验证其有效性。在此基础上结合等效应力、等效应变、等效应变率,提出了一种多轴等效应变动力损伤模型,并将该损伤模型应用于混凝土剪切试验、典型混凝土重力坝、拱坝的数值分析,得到地震荷载下结构损伤和应力响应,评价了结构动力性能及安全性,为混凝土坝动力安全分析提供了一条有效途径。     

基于Ottosen模型的混凝土多轴动态强度准则

由于混凝土材料的率敏感特性,不同应变率水平下混凝土结构的承载力、刚度具有不同的变化机理。在地震作用下,除了考虑混凝土结构承受的复杂应力之外,应变率也是分析混凝土动态强度变化规律不可忽略的因素,若依然使用单轴拉、压、剪强度理论对工程进行设计和计算,可能会对大型结构的建设和使用带来危险。基于Ottosen静态强度准则模型,结合大量不同强度等级混凝土多轴静、动强度试验结果,建立了一种考虑应变率效应和混凝土强度等级两个因素的混凝土多轴动态强度准则。分析表明该强度准则符合混凝土破坏曲面连续、光滑、外凸等要求,能较好地反映普通混凝土的多轴动态强度变化规律,而且只需要通过几个特征点就能得到,形式简单,便于实际工程应用。     

约束灌芯混凝土砌块砌体应力应变性能

通过24个采用8种不同方案的约束灌芯混凝土砌块砌体的轴压试验,得到了约束砌体的应力-压应变、应力-拉应变曲线。文中通过对曲线的分析,研究了横向约束件对灌芯混凝土砌块砌体强度和变形的影响,并根据试验曲线特征,给出了约束砌体的应力-应变曲线方程。     

三级配大骨料混凝土双轴抗压性能试验分析

利用自行研制的大型混凝土静、动三轴试验系统,完成了5种应力比、4种应变率、3种含水状态（干燥、自然、饱和）的三级配大骨料混凝土双轴动态抗压试验。试验研究了含水率对三级配大骨料混凝土动态极限抗压强度的影响,并在此基础上提出考虑含水率影响的大骨料混凝土动态破坏准则。研究表明,饱和混凝土试件在高应变率下的强度明显提高,而在低应变率下强度则有所降低。在相同应变率下,极限抗压强度在应力比为1∶0.5时达到最大值。影响三级配大骨料混凝土试件破坏形态的主要因素为应力比,其动态极限抗压强度随含水率的增大而增大,而静态极限抗压强度随含水率的增大而减小;单轴受压状态下的变形明显小于双轴受压,试件的峰值应变随应变率的增大而减小。     

三向受力状态下大骨料和湿筛混凝土动态强度特性研究

利用静、动三轴试验机对三级配混凝土及其湿筛二级配混凝土进行了动态三轴强度试验研究。通过近千个试验数据,分析了加载速率(应变率为10-5/s~10-2/s)和应力比对三级配和二级配混凝土破坏形态及强度的影响规律。试验结果表明,应变速率对混凝土试件的宏观破坏形态几乎没有影响,破坏形态的变化主要取决于应力比。随着应变率的增加,三级配和二级配混凝土的强度随之增加。总体上,有拉应力存在的应力组合情况下,混凝土的动态强度增加明显。动态强度增加系数在三轴拉-压-压荷载下最大,而在三轴压荷载下最小。在八面体应力空间中,随着应变率的增加,破坏面的八面体正应力、剪应力均相应增加,而相似角保持不变。     

多轴受力下混凝土强度和变形的试验研究

为模拟二滩高拱坝混凝土的复杂受力状况,利用研制的多功能真三轴加压装置,进行了混凝土试件的双轴、三轴受压,一轴受拉另一轴或另二轴受压下的强度和变形的试验研究。根据试验成果建立了双轴、三轴各应力问关系的回归方程及应力与应变关系式。本项研究为校核二滩高拱坝混凝土的安全度、为高拱坝设计中考虑混凝土的力学特性提供了数据。     

冻融循环后湿筛混凝土强度试验与破坏准则研究

采用快速冻融法,对湿筛混凝土试件进行了冻融循环。利用大型动三轴试验机,对冻融循环后的湿筛混凝土试件进行单轴压和4种应力比的双轴压试验,观察试件的破坏形态和表面裂缝分布情况,测得双轴主压方向的极限强度,剖析了冻融循环次数和应力比对极限强度的影响规律。 试验结果表明：随冻融循环次数的增加,湿筛混凝土的双轴压极限强度呈非线性降低;在冻融循环次数相同的情况下,双轴压极限强度相对于其单轴强度均有所提高,而提高幅度取决于应力比。提出了带有冻融循环次数和应力比参数的修正湿筛混凝土破坏准则公式,可为寒冷地区的海洋工程、水工结构强度分析和寿命预测提供理论依据。     

混凝土材料的非线性单轴动态强度准则

在混凝土材料单轴动态强度试验研究成果的基础上,提出了混凝土材料强度增长幅值的动力增长因数与对数应变速率之间关系的微分方程,进而建立了混凝土材料的非线性单轴动态强度准则,即J准则。在此基础上,通过引入强度增长幅值的最大动力增长因数,将J准则改进为能描述混凝土材料动态峰值强度特性的S准则。利用国际上已取得的混凝土材料单轴动态强度试验结果对J准则和S准则进行了验证,并与双线性动态强度准则比较,表明J准则与S准则都可较好地描述混凝土材料的非线性动态强度特性,J准则和S准则材料参数少,具有统一的表达式,强度曲线连续光滑,且S准则可反映混凝土材料单轴动态极限强度。     

混凝土材料的非线性单轴动态强度准则

本文在混凝土材料单轴动态强度试验研究成果的基础上,提出了混凝土材料强度增长幅值的动力增长因数与对数应变速率之间关系的微分方程,进而建立了混凝土材料的非线性单轴动态强度准则,即J准则。在此基础上,通过引入强度增长幅值的最大动力增长因数,将J准则改进为能描述混凝土材料动态峰值强度特性的S准则。利用国际上已取得的混凝土材料单轴动态强度试验结果对J准则和S准则进行了验证,并与双线性动态强度准则比较,表明J准则与S准则都可较好地描述混凝土材料的非线性动态强度特性,J准则和S准则材料参数少,具有统一的表达式,强度曲线连续光滑,且S准则可反映混凝土材料单轴动态极限强度。     

不同骨料级配混凝土的双轴压强度试验和破坏准则

针对某大坝实际工程,用液压伺服静动态三轴试验系统,对某大坝工程不同骨料级配和尺寸的混凝土试件在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究。试件采用大坝原级配最大骨料粒径为80mm的立方体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为250mm×250mm×250mm、150mm×150mm×150mm、100mm×100mm×100mm。试验过程测得了所有试件两个加载方向的应力和应变以及未加载方向上的变形,探讨了不同级配混凝土的双轴抗压强度、极限变形、应力-应变曲线以及破坏形态的变化规律。试验发现大骨料混凝土在双轴压作用下的极限强度和变形能力要比相应的湿筛小骨料混凝土提高的更多,最后分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则。     

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大, 侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。     

定侧压下混凝土的双轴动态抗压强度及破坏模式

在大型三轴静、动态电液伺服试验机上对66个立方体混凝土试件进行一向恒定侧压的动态压缩试验。四组试验的侧向恒定压力分别为单轴静态抗压强度的0、30.5%、61.0%、91.5%,加载速率分别为10-5s-1、10-4s-1、10-3s-1、10-2s-1四个量级。试验表明,随着应变速率的提高,不同恒定侧压下混凝土的破坏强度均有提高。在较高的恒定侧向压力下,混凝土材料对应变速率的敏感程度降低;在较高应变速率下,恒定侧压对混凝土破坏强度的加强作用也有所减弱。     

多轴等效应变损伤模型及其在混凝土坝工作性态分析中的应用

基于混凝土单轴拉伸应力应变曲线模型和四参数等效应变,给出一种修正的四参数多轴等效应变损伤模型,通过与单轴拉伸、单轴压缩、双向拉伸、双向压缩、双向拉压以及三向压缩这6种受力状态的试验资料进行对比以验证其有效性。采用该多轴等效应变损伤模型对混凝土剪切试验组合受力情况、混凝土重力坝和混凝土拱坝等结构工作性态进行数值分析,得到静力荷载下的结构损伤和应力响应,评价了结构正常工作性能及安全性。结果表明,剪切试验数值模拟结果与试验成果吻合良好,可以对以剪切为主的组合受力情况进行分析,该模型适用于复杂应力状态下的计算;典型重力坝和拱坝损伤分布区域及应力分布规律合理,该模型可以对混凝土坝工作性态及其安全性进行分析。     

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。