再生混凝土压-剪应力下受力性能与破坏准则

为了研究再生混凝土在压剪复合受力下的力学性能,利用真三轴试验机对30组再生混凝土立方体试件分别进行了直接剪切和压剪性能试验,对比了试件破坏形态的差异,分析了再生粗骨料取代率、水灰比及压应力比对剪切强度的影响,选用不同破坏准则对压剪复合作用下的强度进行了分析。结果表明：再生混凝土直剪及压剪复合受力破坏形态与普通混凝土相似,直剪强度随再生粗骨料取代率增大而减小,随水灰比增大而减小;压剪复合受力状态下,再生混凝土的极限剪应力随着压应力比的增大呈增幅逐渐减小的增大趋势;通过方差计算,定量分析了压应力比和再生粗骨料取代率两个因素对压剪复合应力下再生混凝土立方体试件剪切强度的影响程度,发现压应力比对剪切强度的影响更明显。选用不同强度准则对试验数据进行分析,得出基于八面体应力空间的破坏准则与试验结果吻合程度最高,且随着再生粗骨料取代率的增加,该准则的精度也逐渐提高。     

压剪共同作用下混凝土的动态力学性能研究

为了研究混凝土在压剪复合状态下的动态力学性能,采用大型多功能动静力三轴仪进行了5种不同应变速率和5种不同法向应力下的压剪复合受力状态的剪切试验。分析其剪切强度变化规律,构建了基于八面体应力空间二次形式破环准则,转换为正应力与剪应力表示的压剪破环准则形式。结果表明,随着应变速率增加,混凝土的抗剪强度呈增大趋势,而随法向应力的增加,混凝土抗剪强度则呈现出先增大后减小的趋势;基于八面体应力空间二次形式破环准则,建立了考虑速率效应的混凝土压剪破环准则,通过试验数据对比得出该破环准则与试验数据吻合较好。     

三向应力状态下钢纤维混凝土的动态破坏准则研究

通过三向应力状态下的不同钢纤维含量的混凝土动态特性试验研究发现,随着围压的增大,各种掺量钢纤维混凝土的峰值应力显著提高。同一种围压条件下,随着钢纤维掺量的增大,钢纤维混凝土的峰值应力提高不多。同时建立了钢纤维混凝土动态本构关系及失效准则。     

钢纤维混凝土压剪强度的试验研究

利用“Ｚ”型构件对钢纤维混凝土在不同工况下的压剪复合受力力学性能进行了试验研究,并根据双剪应力三参数准则对试验结果进行了拟合,从而建立了纲纤维混凝土压剪统一破坏准则,该准则与试验数据吻合较好．     

不同侧向应力作用下轻骨料混凝土力学性能研究

从轻骨料混凝土双轴受力状态和粘结性能2个角度出发,研究不同侧向应力作用下轻骨料混凝土的力学性能。结果表明:双轴压-压工况下,侧向应力较大或较小时,试件呈现劈裂或剪切破坏形态,峰值应变绝对值随侧向应力增加而减小;双轴拉-压工况下,无论侧向应力为何值,试件均呈现劈拉破坏形态,峰值应变随侧向压力增加而减小;粘结滑移曲线在不同侧向拉力时,升高段和降低段呈现非同种特性,平均粘结强度随侧向拉力均值的增加而降低。基于Kupfer提出轻骨料混凝土双轴力学性能新破坏准则,可以良好描述轻骨料混凝土在侧向应力作用下的破坏规律。     

再生混凝土压-剪复合受力性能研究

采用再生粗骨料取代率和压应力比两个正交参数,通过45个再生混凝土立方体试块的直接剪切和压剪性能试验,研究了不同主应力比下再生混凝土压剪受力的两种失效机理,分析了这两个参数对剪切强度的影响。通过对剪切强度的组成及占比的分析,提出了再生混凝土压剪强度计算式。结果表明:再生混凝土压-剪受力性能与普通混凝土类似,对于同等强度再生混凝土,压-剪强度随着压应力比的增大而呈抛物线状增大,随着取代率的增加而近似线性降低,该降低幅度在20%以内;再生混凝土剪切强度主要由黏聚剪切强度、骨料咬合强度和界面摩擦强度组成,其中黏聚剪切强度约占压剪强度的10%～30%,骨料咬合强度占比为15%～60%,界面摩擦强度占比为25%～70%;基于剪切强度组成分析提出的计算式,与试验结果吻合较好。     

高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过纤维纳米混凝土棱柱体试件在25～800℃高温中的单轴受压试验,研究了温度、钢纤维体积率、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙掺量对纤维纳米混凝土高温中轴压性能的影响。结果表明,随温度升高,纤维纳米混凝土峰值应力和初始弹性模量显著降低,峰值应变明显增大;随钢纤维体积率增大,高温中纤维纳米混凝土峰值应力和峰值应变不断提高,初始弹性模量有所下降;随纳米材料掺量增加,高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量均呈增大的趋势,纳米二氧化硅的效果好于纳米碳酸钙。在分析试验结果的基础上,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量的计算公式以及高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系式。     

混凝土砌块砌体剪压作用下抗剪强度公式研究

通过对主拉应力破坏理论和库仑破坏理论及墙体抗剪时的三种破坏形态的分析,研究了混凝土砌块砌体在剪压复合受力下抗剪强度计算方法,建立了混凝土砌块砌体抗剪强度公式.     

钢纤维混凝土压剪破坏研究

通过改变压应力和钢纤维掺量,研究了钢纤维混凝土的压剪破坏,结果表明:钢纤维混凝土压剪破坏后具有明显的材料软化特征,可用双线性剪切软化曲线表示;钢纤维混凝土压剪强度与其压应力和钢纤维掺量有关,但该两者的增强效果并不叠加.提出了钢纤维混凝土压剪强度的计算公式,并用有限元方法进行了校核.     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力基于八面体强度的计算模型

针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法,采用混凝土八面体强度模型,并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础,对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系,提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大;梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据,通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。     

钢纤维自密实混凝土弯曲韧性和剪切韧性试验研究

弯曲韧性和剪切韧性是反映构件在复合受力状态下耗能能力的重要指标。采用三点弯曲试验研究不同纤维掺量下钢纤维自密实混凝土的弯曲韧性,通过改进的单面直接剪切试验,研究钢纤维自密实混凝土的剪切韧性,应用统计分析的方法确定受剪试件的初裂剪切位移值,提出剪切开裂后不同剪切位移下的能量吸收值和等效抗剪强度的计算方法,对比分析纤维掺量和受剪面高度对钢纤维自密实混凝土的剪切韧性的影响规律。研究结果表明:钢纤维可提高自密实混凝土的抗弯强度和名义抗剪强度,明显改善混凝土的受弯或受剪时的能量吸收能力,使混凝土在峰值荷载后仍具有较高的承载能力;钢纤维掺量增加时混凝土在弯矩或剪力作用下的能量吸收能力和等效强度增加,受剪面高度增加时混凝土的能量吸收能力增加,等效抗剪强度降低。     

火灾(高温)后破碎卵石混凝土三轴受力性能研究

为研究火灾(高温)后破碎卵石混凝土的三轴受力性能,以温度及侧向围压为参数,完成了30个100×200mm的圆柱体试件在经历不同高温后的常规三轴加载试验.结果表明:火灾(高温)后破碎卵石混凝土试件在单向应力下的应力-应变曲线有明显的峰值点,随着温度的增加,峰值点逐渐向右下角移动;在三向应力下试件的破坏形态分为斜面剪切破坏与层状劈裂破坏;随着围压的不断增加,试件的应力-应变曲线逐渐平缓,峰值点也越来越不明显,温度的影响逐渐减小,其弹性模量、峰值应力、峰值应变均显著增加;随着温度的上升,试件的峰值应力与弹性模量整体呈下降趋势;基于试验数据建立了相关计算公式及火灾(高温)后破碎卵石混凝土在三轴应力下的应力-应变本构方程,可为相关研究提供参考.     

高应力状态砂土界面抗剪强度的试验研究

通过在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上所进行的直接剪切试验研究表明高应力作用下砂-砂、混凝土-砂的抗剪峰值强度与正应力、残余强度与正应力之间的关系,符合库伦强度准则(高应力作用下混凝土-砂的剪切特性呈现出软化现象,混凝土-砂的剪切特性呈现出硬化现象.基底对砂土的抗剪峰值强度准则影响较小,但对抗剪残余强度准则影响较大,界面残余抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关,法向应力较低时剪切破坏发生在砂土中,法向应力较高时剪切破坏发生在界面上).     

钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力试验研究

根据12根钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪试件的试验结果,讨论了钢纤维体积率、剪跨比、钢纤维混凝土强度对钢筋钢纤维混凝土牛腿斜截面破坏形态和受剪承载力等的影响,建立了钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力的计算模型,给出了与钢筋混凝土牛腿计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力的计算公式,并进行了数值计算。结果表明,钢纤维对钢筋混凝土牛腿斜截面破坏形态影响较小,但能够提高牛腿的延性。随钢纤维体积率和钢纤维混凝土强度的增加,钢筋钢纤维混凝土牛腿的斜截面受剪承载力逐渐提高,随剪跨比的增大,受剪承载力随之降低。数值计算时,以达到钢纤维混凝土抗剪强度为破坏标准来控制迭代收敛,计算结果与试验结果吻合较好。     

高温后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能,以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数,设计了34个试件（其中高温后试件26个,常温对比试件8个）进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态,得到了烧失率、荷载-挠度曲线、截面应变分布、峰值荷载、峰值挠度等受力性能指标,分析各参数对其承载能力、挠度、延性、损伤等的影响。同时,对高温后钢筋再生混凝土梁受弯及受剪承载力的计算公式进行了推导。研究结果表明：高温后钢筋再生混凝土梁的破坏形态与其在常温下的相似,根据剪跨比的不同,发生了剪切斜压破坏和弯曲破坏;高温后试件的烧失率在0.44%~8.95%之间,随着温度和取代率的提高,烧失率逐渐增大;高温后钢筋再生混凝土梁的剩余承载力、峰值挠度及延性均不低于高温后普通钢筋混凝土梁;随着取代率的增大,承载力和延性呈先提高后降低的趋势,峰值挠度和损伤则逐渐增大;温度越高,承载力、峰值挠度和延性越低,损伤越重;剪跨比的增大使其承载力降低,峰值挠度增大;提高混凝土强度,能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力,减小其峰值挠度。     

高温后纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过306个150mm×150mm×300mm纤维纳米混凝土棱柱体试块在25~800℃后的单轴受压试验,探讨钢纤维体积率、纳米材料掺量和高温对纤维纳米混凝土受压应力-应变曲线的影响。结果表明,纤维纳米混凝土受压应力-应变曲线可分为弹性阶段、裂缝稳定发展阶段、裂缝失稳扩展阶段和破坏阶段;随钢纤维体积率和纳米材料掺量的增大,应力-应变曲线逐渐饱满,峰值应力和峰值应变均有一定程度的提高,曲线下包面积逐渐增大;随温度升高,应力-应变曲线趋于扁平,弹性段逐渐变短,峰值应力显著降低,峰值应变增大,应力-应变曲线下包面积减小。通过对试验数据的综合分析,建立了考虑纤维、纳米材料和温度影响的纤维纳米混凝土轴压应力-应变曲线数学模型。     

再生混凝土三向受压试验及强度准则

为了研究再生混凝土的三向受压力学性能,以强度等级、围压值和再生骨料取代率为变化参数,设计24个试件进行常规三向受压试验.试验观察了试件的破坏形态,获取了其峰值应力、峰值应变、应力-应变全过程曲线等重要数据,并提出了三向受压状态下再生混凝土的强度、弹性模量和峰值应变计算式.结果表明:三向受压状态下,再生混凝土表现为剪切型破坏;随着围压值的增大,再生混凝土的弹性模量、峰值应力及峰值应变均显著增大,并且峰点后的应力-应变曲线下降段较平缓,再生混凝土的延性提高.最后利用莫尔-库仑理论探讨了再生混凝土的破坏准则.     

混凝土多孔砖砌体材料抗剪性能试验研究

通过试验,系统研究了混凝土多孔砖的抗剪性能,提出了混凝土多孔砖砌体材料抗剪强度的计算方法,给出了灰缝的剪应力-剪应变本构关系计算模型,为制定<混凝土砖建筑技术规范>(CECS257:2009)提供了支持.结果表明:混凝土多孔砖砌体的抗剪强度大于同等级下普通砖砌体;抗剪强度随块型的不同而有少许差别;有初始压应力混凝土多孔砖砌体的抗剪强度较无初始压应力的小;有加载历史砖砌体的抗剪强度较无加载历史的大;压-剪复合作用下混凝土多孔砖砌体抗剪强度在一定范围内符合Mohr-Coulomb准则;灰缝剪应力-剪应变曲线的初始斜率较大,当接近破坏应力时,应变迅速增大,曲线接近水平.     

水压诱发裂缝拉伸与剪切破裂的理论模型研究

 基于断裂力学理论,分别研究水压诱发的拉伸与剪切破坏特征。在水压诱发拉伸破坏方面,建立考虑井筒影响的地应力与水压耦合下的射孔尖端裂缝应力强度因子计算方程,推演该条件下拉剪复合应力状态下的断裂准则以及临界水压和启裂角的计算式。运用该方法从理论上分析了井筒周围存在对称的2条裂纹时,启裂水压和角度受射孔倾角、射孔长度、井筒半径及主应力差的影响。研究结果表明,依据推演的拉剪复合型断裂准则计算得到的射孔启裂水压和角度与试验结果吻合良好。参数分析表明：随着射孔长度或井筒半径的增加,临界水压减小。在水压诱发剪切破坏方面,则根据裂纹面的应力状态,分别推导裂纹处于压剪闭合状态和压剪不闭合状态下,水压诱发剪切破坏的断裂准则,并考虑非奇异应力对剪切断裂的影响,进一步推导压剪闭合应力状态下发生剪切破坏的临界水压计算公式。     

水泥砂浆复合受力破坏准则的试验研究

参考常用的混凝土强度,设计了4种配合比水泥砂浆.采用拉拔测试仪(limpet pull-offtester)测得的水泥砂浆直接拉伸强度大约为其劈裂抗拉强度的60%.采用自行设计的水泥砂浆拉剪、压剪耦合受力装置,测量不同压应力水平下水泥砂浆的抗剪强度.结果表明,当压应力水平大于0.6倍水泥砂浆轴心抗压强度时,其抗剪强度会有不同程度下降.通过数据拟合获得了水泥砂浆复合受力状态下的破坏准则.该准则可以应用于细观力学模型中对混凝土材料破坏过程进行数值模拟;也可作为砌体结构中砂浆的破坏准则.