冻融损伤影响下河道再生混凝土本构模型研究

应力-应变的本构关系是混凝土材料重要研究内容。为了揭示冻融循环作用下再生混凝土的力学损伤规律,结合Weibull强度理论与混凝土抗压试验结果,建立了混凝土细观损伤统计模型。试验结果表明：冻融循环损伤作用使得混凝土在单轴荷载作用下破坏程度越来越明显;随着冻融循环次数从0次增加到120次,抗压强度和弹性模量呈指数型衰减规律,且破坏应变呈增大趋势;基于Weibull强度理论构建了考虑冻融循环影响的混凝土损伤本构模型,拟合求解了模型的形状参数m和尺度参数ε₀,并将冻融循环次数T引入至该模型中,通过对应力-应变曲线的实测与模型拟合结果进行比较,验证了理论模型的合理性。     

混凝土冻融随机损伤预测方法研究

根据混凝土冻融破坏的特点,采用单轴受拉破坏模拟冻融破坏过程,推导了混凝土随机损伤本构关系,并结合冻融破坏的静水压假说,建立了冻融随机损伤预测模型.     

FRP复合材料与混凝土界面粘结耐久性能研究

FRP材料与混凝土之间的界面粘结性能是影响FRP增强混凝土结构的物理力学性能的重要因素.在实际工程应用中,FRP-混凝土复合材料可能会暴露于各种恶劣的侵蚀环境,导致整体结构粘结性能的变化.主要评述了近年来国内外在FRP复合材料与混凝土粘结界面耐久性能方面的研究成果,重点分析了环境pH值、冻融循环、高温、干湿循环、碳化及紫外线照射等因素对其粘结物理力学性能的影响机理,并就有待解决的研究问题提出了一些看法.     

混凝土冻融劣化后动态单轴抗压特性试验研究

为研究混凝土冻融循环后的动态力学性能,利用10 MN动静三轴仪对不同冻融劣化程度的混凝土在不同加载速率下进行单轴压缩试验,同时采集声发射数据分析试验过程中能量释放及损伤演化规律。最后,选用Weibull-Lognormal损伤本构模型,对试验数据进行拟合分析,并分析不同工况混凝土的损伤随应变的发展规律。研究结果表明:①相同冻融劣化程度时,随应变速率增加,峰值应力增大,峰值应变减小;冻融劣化程度会影响峰值应力的率敏感性;②在应变速率相同时,随冻融循环次数增加,峰值应力随之减小,峰值应变随之增大。③混凝土冻融劣化后应力应变关系峰前服从Weibull统计分布,峰后服从Lognormal统计分布。④在相同应变速率下,随着冻融循环次数的增加,混凝土的累计塑性应变整体呈增大趋势。     

钢筋与混凝土粘结性能冻融破坏的力学分析

静水压假说认为,混凝土遭受冻融作用发生破坏是由于混凝土内部孔结构遭受静水压力的反复作用造成的。本文建立了在钢筋混凝土构件遭受冻融破坏循环作用时,钢筋与混凝土的界面上产生的静水压力计算模型,并计算得到了静水压力的最大值。力学模型计算表明,冻融循环作用产生的静水压力破坏了钢筋与混凝土的胶结性能;冻融作用后光圆钢筋与混凝土的拔出试验结果证实,冻融循环作用严重削弱了钢筋与混凝土的胶结强度,验证了静水压力对钢筋与混凝土界面胶结性能的破坏作用。     

碱性环境下GFRP/BFRP水泥复合板与混凝土界面的粘结性能研究

设计了GFRP增强水泥板/混凝土、BFRP增强水泥板/混凝土两类复合试件,研究碱性环境对两类复合试件界面粘结性能的劣化影响.分别把两类复合试件在5%NaOH溶液中浸泡7 d、15 d、35 d、70 d后进行推出试验,通过对其界面剪切粘结应力、 相对滑移及界面应变的测试和分析,得出了碱性环境下两类复合试件的界面粘结性能衰减规律,并对两类纤维复合试件在碱性环境中的劣化性能进行了对比分析.试验表明在碱性侵蚀15 d内,GFRP类复合试件和BFRP类复合试件的各项界面性能指标均急剧衰减,其中BFRP类复合试件的界面性能劣化程度更为严重.     

混凝土受压疲劳特性及损伤本构模型

基于边界面概念和损伤力学理论,建立了混凝土受压各向异性损伤模型。加载面、边界面方程均以损伤能量释放率表示。在能量释放率空间内,由加载面与初始损伤面、边界面之间的位置描述损伤状态。通过建立累积损伤与相应循环损伤能量释放率阈值之间的关系,确定了疲劳加载中极限断裂面的变化规律。利用变形唯一性假定,得到混凝土疲劳与单调加载的损伤量及应力应变之间的关系,为从全过程研究经历多种形式加载的混凝土性能退化规律奠定了基础。完成了混凝土单调加载、单级疲劳和多级疲劳继而单调加载试验,得到了模型中的参数。经比较,模型计算与试验结果吻合较好。     

钢纤维混凝土与老混凝土间的界面粘结强度试验研究

通过对新老混凝土界面采用不同处理方式时界面粘结强度的变化情况的分析,找出了影响新老混凝土粘结强度的主要因素,可为相关工程提供借鉴。     

基于统计回归的钢筋与再生混凝土粘结强度分析

为了研究钢筋与再生混凝土粘结强度,在有关钢筋与再生混凝土粘结性能试验数据统计的基础上,分析了再生混凝土抗压强度、保护层厚度、钢筋锚固长度和钢筋直径等参数对其粘结强度的影响规律;利用最小二乘法统计回归得到了钢筋与再生混凝土粘结强度的计算公式,并用该公式对钢筋再生混凝土试验数据进行了验算和对比。研究表明:随着再生混凝土抗压强度和再生混凝土保护层相对厚度的增大,钢筋与再生混凝土粘结强度呈增大趋势;钢筋与再生混凝土粘结强度随着钢筋锚固长度的增大而减小;钢筋直径钢筋直径为10 mm钢筋与再生混凝土的粘结强度略大于其他钢筋直径的粘结强度。文中提出的钢筋与再生混凝土粘结强度计算模型的计算值与基于拉拔试验实测值较为接近,预测结果较为合理。     

基于ABAQUS的再生混凝土塑性损伤性能

为了探究再生混凝土塑性损伤性能,结合Sidoroff能量等价原理,研究了CDP模型的塑性损伤因子、非弹性应变、开裂应变等关键参数,构建了基于随机多边形骨料、老砂浆、新砂浆、骨料-老砂浆界面、老-新砂浆界面、骨料-新砂浆界面的再生混凝土细观结构模型,研究了轴向压位移和拉位移作用下再生混凝土的损伤开展过程、各向应力水平、破坏形态、损伤值等关键力学性能,并将结果与试验结果进行了对比分析。研究表明:基于能量等价原理的损伤因子适用于ABAQUS建模,该方法简洁、收敛性好。再生混凝土受压损伤破坏云图呈“V”形,受拉损伤破坏云图呈“一”形,其受拉损伤和受压损伤均已达到0.956,模拟计算结果与试验结果吻合较好,表明基于随机多边形骨料的再生混凝土细观模型真实,计算方法合理。     

再生混凝土收缩性能及模型

为了加强绿色建筑的发展,探究了再生混凝土的收缩性能,利用之前研究结果,即用水灰比、再 生骨料取代率、粉煤灰掺量、矿粉掺量以及空白组的五因素四水平正交试验确定最优组合。然后利用最 优组、加强组和基准组探究Ｋ12烷基硫酸钠对再生混凝土收缩性能的影响,结果表明再生混凝土收缩 率略大于普通混凝土,且早期增长较快,后期变缓,而加强组的后期收缩有明显的减弱,表明Ｋ12烷对再 生混凝土后期收缩有明显的抑制作用。最后,提出适应于再生混凝土的收缩模型。     

再生骨料混凝土单轴受压试验研究

为研究再生骨料混凝土在单轴受压情况下的本构关系,以某道路废弃混凝土作为再生骨料,制作了45个尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件,研究再生骨料混凝土在不同取代率、不同水灰比下的单轴受压应力-应变关系,建立了再生骨料混凝土的本构关系。结果表明:随着再生骨料取代率的增加,再生骨料混凝土的峰值应力f_c整体呈先减小、后小幅度增大再减小的变化趋势;峰值应变ε₀整体呈先增大、后减小的变化趋势;随着水灰比的增加,峰值应力f_c由于取代率的不同而呈现不同的变化趋势,但总体上呈下降趋势;峰值应变ε₀基本均呈先增大、然后基本不变或略微减小的趋势。总体而言,再生骨料混凝土的峰值应力略小于天然混凝土,再生骨料混凝土的应变略大于天然混凝土。研究成果可为再生骨料混凝土的推广应用提供技术支持和参考。     

冻融循环与疲劳荷载作用下混凝土损伤研究

为研究冻融循环与轴向疲劳荷载作用下混凝土力学性能损伤演化规律,对混凝土试件分别进行冻融循环、疲劳加载、先冻融循环后疲劳加载和先疲劳加载后冻融循环4种损伤试验,以试件经历损伤后的抗压强度劣化作为损伤评价指标研究混凝土的损伤特性和机理,同时研究相对动弹性模量和质量的劣化规律。研究结果表明:不同联合作用下,混凝土的相对动弹性模量均呈现降低趋势。冻融循环单一因素作用下,混凝土强度随冻融次数的增加逐渐降低;疲劳荷载单一因素作用下,混凝土强度随疲劳次数增加呈先升后降的趋势,疲劳4万次时,混凝土的损伤度为1.8%;先冻融循环后疲劳加载作用下,即混凝土先受冻融循环作用,再受1万次应力水平(0.1 f_c~0.5 f_c)的疲劳荷载作用时,随疲劳次数的增加,试件的强度均呈现升高趋势;先疲劳加载后冻融循环作用下,随冻融次数的增加,混凝土的力学性能损伤显著,历史疲劳次数为0.5万次和1万次,再经历75次冻融循环作用时,其损伤度分别为19%和24.2%。研究成果可为建立符合实际工程的混凝土结构耐久性设计理论提供较可靠的基础依据。     

基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟研究进展

系统综述了基于细观损伤的混凝土力学性能数值模拟的研究现状,介绍了细观损伤力学在混凝土性能分析中的应用。重点对微平面模型、二维格构模型、随机粒子模型、细观结构模型、可考虑微裂纹间相互作用的细观损伤模型、基于弹性损伤本构关系的细观结构模型及Gurson细观损伤模型等几种常用的基于细观损伤的混凝土本构模型的优、缺点进行了比较。最后指出了以后有待进一步研究的问题。     

普通混凝土与轻骨料混凝土叠合面的粘结性能试验研究

通过对四块由预制预应力轻骨料混凝土薄板与后浇普通混凝土所组成的叠合板的实体试验,分析了不同混凝土材料所形成的叠合面共同工作的粘结性能。试验证明:在一定条件下,自然粗糙面能够保证不同混凝土材料所形成的叠合面的粘结性能,能够确保叠合板共同工作以及承载能力的充分发挥。本文的研究对工程实际应用具有参考作用。     

再生混凝土吸水率与强度的相关性研究

为研究再生混凝土吸水率与强度的相关性,选用5~20 mm的再生粗骨料取代天然粗骨料,以再生粗骨料取代率为10%～100%(每10%为一组,共取10组)、3种不同水胶比(0.3,0.4,0.5)的再生混凝土设计试验方案,并选用普通混凝土(取代率0%)作为对照组。在试验组和对照组共同试验的情况下,探讨养护龄期、取代率、水胶比对再生混凝土吸水率与强度的影响规律。结果表明:当取代率保持在≤50%范围内,用再生粗骨料制作的混凝土抗压强度高并且吸水率较低;再生粗骨料取代率在20%附近时,再生混凝土吸水率最低,劈拉强度最高;再生混凝土吸水率和抗压强度这2个检测指标间存在对数关系;再生混凝土和普通混凝土的劈拉强度与吸水率之间也呈幂函数关系。以上结论为检测混凝土强度提供了新的思路和方法,在实际工程中具有重要的指导意义。     

循环孔隙水压下混凝土的力学特性和损伤演化

为探究混凝土在潮汐、蓄放水等循环水压环境下工作的情况,对饱和混凝土进行了不同次数(0,50,100,200)的有压水循环预处理,并在有围压的水环境中直接对混凝土进行加载,加载速率恒定为10^-4 s^-1。分别在应力空间上和应变空间上探究了循环水压对混凝土力学性能和损伤演化的影响。研究结果表明:①循环次数对混凝土力学性能的影响包含了有利影响与不利影响,有利影响主要表现为混凝土内部的Stefan效应,会增加混凝土的峰值应力与变形能力,同时延缓损伤的发展;②Stefan效应在循环次数较少时(≤100)占据主导地位,且随循环次数的增加而增大,并在孔隙水使混凝土内部孔隙发生连通和贯穿后开始减弱;③在混凝土受压过程中,由于混凝土内部共轭面的相对滑移,Stefan效应有一定的滞后性,但总体的影响程度大于不利影响;④所推导的损伤变量计算方法从能量耗散角度出发,将塑性应变能作为材料损伤耗能的一部分,反映了材料变形模量的退化,且比较符合实际工程经验。     

基于声发射循环加卸载时侧压混凝土损伤特性研究

在水平单向侧压应力作用下,进行了竖向等应变步长循环加卸载的混凝土抗压性能试验。对不同侧应力状态下的外包络线、共同点轨迹线和循环加卸载全曲线进行了分析,研究了侧应力对累积残余塑性应变和刚度退化的影响,探索了混凝土在加载全过程中的能量释放特性,基于声发射事件数构建的损伤变量分析了混凝土的损伤规律。研究结果表明:①在整个循环加卸载试验过程中,声发射事件数主要集中在峰值应力以前,峰值应力以后出现较少,峰值应力后的声发射能量随侧向压应力的增大而增大;②混凝土刚度退化速度及累积残余塑性应变随侧压应力的增加而减小;③不同侧向压应力下混凝土损伤发展路径各异,侧压应力越高,损伤路径越短,水平与竖向荷载间的大小比例,决定了混凝土损伤的主导因素与损伤机制。