双向应力下碾压混凝土动态力学性能

对含层面碾压混凝土试块进行了不同加载速率下的双轴压和双轴拉压试验,系统研究了加载速率对碾压混凝土强度及变形特性的影响.结果表明:在层面处理良好的情形下,碾压混凝土的拉压强度随加载速率以及侧向压力的变化规律,与常态混凝土动态拉压试验及双轴试验的变化规律有一定的相似性.根据试验结果建立了针对不同应力状态下碾压混凝土的动态强度准则,为评价爆炸及地震等动荷载作用下碾压混凝土工程结构的响应提供了参考.     

混凝土双轴拉-压试验研究与破坏准则分析

为探究定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压力学性能,考虑6种不同侧向应力比,应用真三轴仪对普通混凝土进行双轴拉-压力学性能试验研究,得到不同侧向压力作用下,混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过提取应力-应变曲线的峰值应力,分析不同侧向压应力下混凝土的破坏形态和主拉应力变化趋势,研究结果表明:混凝土双轴拉-压下的破坏形态均为劈拉断破坏形态,与侧向压应力的大小无关;随着侧向压应力的提高混凝土的主拉应力逐步降低,其破坏趋势与等比例加载方式相同。应用Kupfer双轴拉-压破坏准则方程验证试验数据,Kupfer破坏准则相对保守,同时基于Kupfer破坏准则提出定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压破坏准则方程并通过相关试验数据进行验证。     

处于双轴拉压的普通混凝土力学性能试验研究

实际工程中的混凝土结构大多处于复杂应力状态,本文利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了0(单压)、-0.05、-0.1、-0.15、-0.2、-0.25、∞(单拉)七种比例加载路径的双轴拉压试验,测得了混凝土的抗压强度和抗拉强度,及两个加载方向的应变,并根据试验结果,系统地探讨了混凝土在不同拉压比下的双轴拉压强度和变形特性,发现拉压比对普通混凝土强度和变形性能有明显的影响。建立了考虑拉压比的普通混凝土双轴拉压的破坏准则,与试验值符合较好。经分析得出结论:实际工程中处于双轴拉压应力状态混凝土结构的承载能力低于单轴应力状态的混凝土结构。本文的试验数据及理论分析,丰富了混凝土的多轴强度理论。     

普通混凝土和轻骨料混凝土双轴加载试验研究

为研究混凝土双轴力学特性,采用岩石真三轴仪对普通混凝土(OPC)与轻骨料混凝土(LWAC)进行双轴压-压与双轴拉-压试验,得到2种混凝土在不同侧向应力作用下的破坏形态、应力-应变曲线以及应力-应变曲线特征值,对比分析其主应力变化趋势及破坏机理.结果表明:OPC双轴受力破坏主要是界面过渡区破坏,LWAC则是页岩陶粒骨料破坏;双轴压-压工况条件下,受侧向压应力影响的LWAC主压应力提高幅度低于OPC;双轴拉-压工况条件下,受侧向拉应力影响的OPC主拉应力降低幅度高于LWAC.最后,基于Kupfer双轴压-压与双轴拉-压破坏准则建立了定侧向加载下OPC与LWAC的双轴压-压、双轴拉-压破坏准则方程.     

双轴拉压混凝土在冻融循环后的力学性能及破坏准则

北方寒冷地区的大多数混凝土结构物和水坝等处于复杂应力状态,冻融循环对混凝土的力学性能产生不利影响。利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室的大型混凝土静、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0,-0.05,-0.15,-0.25共4种比例加载路径的双轴拉压试验,测得了混凝土的抗压强度和抗拉强度,及2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,混凝土在不同拉压比下的双轴拉压强度和变形特性,发现随冻融循环次数的增加,混凝土的抗压强度、抗拉强度明显降低,拉压比对冻融循环后混凝土强度和变形性能有明显的影响。在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的冻融循环后混凝土双轴拉压的破坏准则,与试验值符合较好。经分析得出结论,实际工程中,处于双轴拉压应力状态的混凝土结构的抗冻融循环能力低于单轴应力状态的混凝土结构,因此,设计时要引起足够的重视。     

定侧压混凝土双轴等幅拉压疲劳性能试验研究

针对预应力混凝土桥梁在使用荷载下出现的双轴拉-压疲劳状态,通过自行改造的MTS试验机对定侧压下混凝土等幅拉-压疲劳性能进行了试验研究。在对试验结果进行分析的基础上,综合单轴拉-压疲劳的结论给出了该种疲劳状态下混凝土的S-N关系和双轴疲劳强度包络线。根据试验过程中实测的应力-应变数据分析了混凝土的变形性能,提出了疲劳总应变、第二阶段应变率及疲劳变形模量与疲劳寿命之间的关系式。研究结果表明:定侧压作用下混凝土拉-压疲劳破坏形态与侧压水平无关;侧压降低了混凝土拉-压疲劳强度,侧压水平越高其降低得越明显。     

普通混凝土在非比例加载双轴压下的力学性能试验研究

实际工程中的大多混凝土结构处于复杂应力状态。应力途径将直接影响混凝土的力学性能,本文利用大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了4种定侧应力等级的非比例加载双轴压试验,测得了混凝土的强度及应变,得到在侧应力作用下混凝土双轴受压强度和变形的变化规律。与文献[1]混凝土在比例加载的双轴压试验数据比较时发现,经过不同的应力途径得到双轴压混凝土的强度和变形的增长规律有所不同,说明双轴压混凝土强度的提高程度不仅与加载比例有关,也与加载途径有关。     

混凝土二维本构关系试验研究

本文采用Instron-8506四立柱液压伺服试验机对混凝土二维本构关系进行了系统的试验研究。在应变控制加载的条件下测得了混凝土板式试件在二轴压-压区和拉-压区的双轴应力应变全曲线。分析了试件的破坏特点,讨论了不同应变组合条件下试件的破坏模式。提取全曲线的特征参数,建立了应力空间和应变空间的强度包络线,并与经典试验结果进行了对比。研究表明双轴应变比例控制加载条件下可以测得混凝土板式试件的二轴应力应变全曲线,所得曲线具有一定的精度和可信性。本文得到的应力应变全曲线和包络线为多轴本构关系的研究以及复杂结构设计提供了依据。     

冻融循环后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压强度试验和破坏准则研究

进行海水中不同冻融循环次数后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压状态下的强度试验,考察试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征。根据试验结果分析双轴拉压状态下的极限抗压、劈拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。并在此基础上,建立不同冻融循环次数后主应力空间的破坏准则和考虑冻融循环影响的八面体应力空间的统一破坏准则,为寒冷海洋环境条件下轻骨料混凝土结构在经受拉压组合荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。     

混凝土在多维应力状态下的损伤本构模型

已有的混凝土平面应力有限元分析均是利用单轴应力-应变本构关系,其中经验系数的选取带有相当的主观色彩,因此十分有必要建立混凝土在多轴应力特别是二维应力状态下的本构关系并直接应用于非线性分析.基于连续损伤力学的理论框架,作者建立了理论上较为完备、应用较为简单的确定性混凝土拉剪弹塑性损伤本构模型.模型数值模拟和已有试验结果的对比表明,本文建议模型能够很好的描述双轴应力条件下混凝土材料的弹性区域包络线以及强度包络线,同时应力-应变全过程结果和Kupfer (Kupfer et al.1969)的试验结果吻合良好,能够很好的模拟混凝土双轴受压强度的提高和双轴拉压应力状态下的"拉压软化效应",这对混凝土结构的非线性分析是非常重要的.     

不同类型混凝土双轴压强度研究综述

本文根据大连理工大学开展的不同类型混凝土双轴压强度性能的试验资料,并结合其他研究者的研究资料,对混凝土在双轴压荷载作用下的破坏模式、双轴压强度进行了分析总结.同时从材料构成上对双轴压强度相对于单轴压强度提高的程度进行了分析,对各种混凝土的双轴压强度破坏准则进行了描述.希望本文内容为今后进一步开展混凝土多轴试验和有关设计规范考虑混凝土的多轴强度和非线性分析提供依据.     

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。     

钢筋混凝土双向偏心受拉构件正截面强度的计算

本文在分析和讨论单向偏心受拉构件强度计算的基础上,提出了对称配筋矩形截面双向偏心受拉构件强度的计算方法以及这一方法的计算公式。 最近完成的42根构件试验表明,由本文方法算得的结果与试验值符合程度良好。     

高强高性能混凝土在多轴压下强度与变形性能的试验研究

 利用大型静动真三轴试验机,进行高强高性能混凝土和普通混凝土在不同应力比下的单轴、双轴、三轴压强度与变形试验研究。多轴压试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm,减摩措施为3层黄油中间加3层塑料薄膜的减摩垫层,加载方式为单调比例加载。阐述试件的破坏形态和机制;测得多轴强度、峰值应变和应力–应变曲线,分析应力比对其影响规律;剖析2种混凝土多轴力学性能的差异。试验结果表明：多轴压下2种混凝土极限强度s 3f和峰值应变e 3p在所有应力比下都分别大于其单轴压强度¦c和峰值应变e cp,尤其是在三轴压下更为明显;而且s 3f和e 3p相对于¦c和e cp的提高倍数取决于混凝土的脆硬性、应力状态和应力比。建立在双轴压和多轴应力状态下的高强高性能混凝土和普通混凝土Kupfer-Gerstle和Ottosen破坏准则公式,为2种混凝土结构(如桥梁与隧道工程、地下工程、建筑工程等)在多轴压下的强度分析提供试验和理论依据。     

岩土类摩擦材料空间Mohr应力圆与强度准则

 分析传统空间Mohr应力圆理论,并指出该理论不能完全反映双向受力下(即考虑中间主应力时)岩土类摩擦材料的应力状态。试验表明岩土类摩擦材料包括混凝土、岩石和土体在双向受压下(以压为正,此时?3 = 0)抗压强度大于单向受压(此时?2 = ?3 = 0)抗压强度,由此提出双向受力状态下2个主剪切平面上承载能力比单向受力状态下剪切平面上的承载能力大,其原因在于双向受力状态下的法向应力大于单向受力下的法向应力,从而使摩擦力和黏聚力增大。这表明空间应力状态下最大压应力?1随?2增大而增大,此时Mohr圆也随之增大。当?2从?2 = ?3 = 0增大至?2 =?1时,不仅2个小极限应力圆在变动,而且3个极限应力圆都在不断增大,由此建立适应双向受力下岩土类摩擦材料的空间Mohr应力圆理论。考虑上述特性,将基于传统空间Mohr应力圆理论的等强度能量强度准则发展为变强度能量强度准则,这一准则能很好地反映岩土类摩擦材料在双向受力条件下的强度特性。     

Unified calculation method and its application in determining the uniaxial mechanical properties of concrete

This paper presents a unified calculation method and its application in determining the uniaxial mechanical properties of concrete with concrete strengths ranging from 10 to 140 MPa. By analyzing a large collection of test results of the uniaxial mechanical properties of normal-strength, high-strength and super high-strength concrete in China and performing a regression analysis, unified calculation formulas for the mechanical indexes of concrete are proposed that can be applied to various grades of concrete for determining the size coefficient, uniaxial compressive strength, uniaxial tensile strength, elastic modulus, and strain at peak uniaxial compression and tension. Optimized mathematical equations for the nonlinear stress-strain relationship of concrete, including the ascending and descending branches under uniaxial stress, are also established. The elastic modulus is almost constant throughout the elastic stage for the ascending branches of the stress-strain relationship for concrete. The proposed stress-strain relationship of concrete was applied to the nonlinear finite element analysis of both a steel-concrete composite beam and a concrete-filled steel tubular stub column. The analytical results are in good agreement with the experiment results, indicating that the proposed stress-strain relationship of concrete is applicable. The achievements presented in this paper can be used as references for the design and nonlinear finite element analysis of concrete structures.