双向荷载下混凝土的破坏机理研究

为了研究不同加载条件下的混凝土力学特性与破坏机理,利用河南理工大学的双向加载试验机,对混凝土进行双向压缩试验。通过试验对比分析发现,双轴压缩混凝土的破坏现象与单轴压缩破坏不同,混凝土的破坏属于剪切破坏,而双轴压缩混凝土的破坏属于拉-剪破坏;双轴压缩混凝土的应力应变曲线可分为三阶段,且双轴1:1压缩强度较双轴2:1高,双轴2:1压缩强度比单轴压缩高,可见中间主应力对混凝土有显著的影响。     

静动组合荷载下混凝土高温后的双轴动态力学性能

由于试验的复杂性,高温后混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直较少,但在建筑物火灾和国防军事防护工程中,混凝土结构多处于多轴应力和冲击荷载的共同作用下。为研究静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能,采用真三轴静、动力综合加载试验系统,使用真三轴试验机预先施加双轴轴压,再利用SHPB试验装置,分别对常温(25℃)和200、400、600、800℃高温后混凝土试件施加冲击动载,发现了双轴应力状态下混凝土在高温后的动态力学性能规律性。结果表明:温度变化是影响高温后混凝土双轴动态力学性能的主要因素,应变率变化是次要因素;当温度大于400℃时,应力应变关系曲线出现屈服平台,混凝土韧性比低温时有显著提高。200℃是高温后混凝土双轴动态抗压强度的转折温度,当温度继续升高时,双轴动态抗压强度明显下降。     

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。     

引气混凝土在冻融循环后的双轴压力学性能分析

对经历了0,100、200、300和400次冻融循环后的引气混凝土进行了应力比为0、0.25、0.5、0.75、1.0的双轴压力学性能试验,介绍了冻融循环后引气混凝土在双轴压应力状态下的破坏现象,以及双轴压强度及应力-应变关系曲线随冻融循环的的变化情况,分析了抗压强度与应力比和冻融循环次数的关系,建立了引气混凝土在双轴压状态下的破坏准则.     

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。     

高温后混凝土的双轴压力学性能

对常温20℃及高温200℃~600℃后的普通混凝土进行了5种比例加载路径的双轴压试验,测得了混凝土的强度、变形及应力-应变关系曲线,并根据试验结果,系统地探讨了高温后混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了高温后混凝土双轴压的破坏准则。用电子显微镜检验了混凝土受不同温度后的微观结构。这些结论,为受高温后的混凝土结构,如火灾后的建筑物、烟囱、核反应堆安全壳等处于双轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供理论依据。     

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。     

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。     

考虑温度影响的混凝土弹塑性本构模型

基于弹塑性理论建立了能够考虑温度影响的混凝土弹塑性本构模型,用以描述混凝土在不同温度条件下的力学性能。基于ABAQUS软件平台中的用户材料子程序(UMAT)进行二次开发,完成了该模型的程序实现。通过针对混凝土单元的单轴压缩和双轴压缩的数值试验对该模型进行验证。研究结果表明:建立的弹塑性本构模型能够有效的反映不同温度条件下混凝土材料的力学性能。     

钢板混凝土单元双轴反复加载模型研究

进行了钢板混凝土组合构件(SCS)单元双轴拉压反复加载研究,在已有的研究基础上,根据弹塑性力学基本理论推导出SCS单元在各个加载卸载阶段的单元刚度,建立了SCS单元平面内双轴拉压反复加载模型。用该模型与本课题组做过的4个钢板混凝土组合构件(SCS)单元双轴反复加载试验结果对比,发现了加载卸载时,材料双向应变关系的变化。重点研究不同含钢率和不同加载比例下的刚度以及残余应变等方面的差异,发现本模型结果与试验结果非常吻合。     

桥用高强混凝土双轴徐变试验研究

为获得大跨度预应力混凝土箱梁腹板在双向预应力作用下的收缩徐变发展规律,分析不同预应力组合对收缩徐变效应的影响,研究了大跨度预应力箱梁腹板的常遇应力组合,并采用十字交叉梁开展了2种应力组合条件下的高强混凝土双轴徐变试验,即应力组合分别为14MPa和2MPa,6MPa和2MPa,对比开展了单轴压应力为6MPa、14MPa的高强混凝土收缩徐变试验,分析单、双轴徐变和应力组合对高强混凝土收缩徐变的影响。研究结果表明：应力组合对高强混凝土徐变影响显著,360d双轴应力条件下的徐变系数仅为相应单轴徐变系数的75%;采用现有收缩徐变预测模型不能较好预测高强混凝土的实际徐变发展过程,而采用指数函数具有较好的拟合精度。建议在大跨度连续箱梁设计和施工中,确保腹板竖向预应力水平控制在设计允许范围内。     

再生混凝土双向板抗冲切性能试验研究

再生混凝土是一种绿色环保型建筑材料,其在工程中能够部分代替普通混凝土,这样不仅可以消化大量的废弃混凝上,而且可以减少对天然砂石的开采,从而缓解环境压力。因此,国内外的研究学者进行了大量的试验和理论研究,但是这些试验绝大部分都是基于再生混凝土材料的基本力学性能进行的,对于其在结构设计应用方面的试验研究较少。本文共设计了6块再生钢筋混凝土双向板和2块普通钢筋混凝土双向板试件,对再生混凝土双向板的抗冲切性能进行了试验和对比试验研究。主要通过再生混凝土双向板在中置局部垂直集中荷载作用下的静力试验,研究板底纵筋配筋率、板厚和加载面面积对再生混凝土双向板抗冲切性能的影响,并初步得到一些结论。     

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.     

长期荷载作用下SCS墙受力性能研究

根据混凝土的多轴徐变理论,基于弹塑性力学基本原理,采用比例加载方式研究了长期荷载作用对钢板混凝土(SCS)墙平面内极限承载力、钢板屈服时承载力(屈服承载力)和应力-应变关系的影响。在此基础上,分析了加载比例、截面配钢率等因素对长期荷载作用下SCS组合墙力学性能的影响规律。对比结果表明,长期荷载作用对SCS墙的极限承载力影响程度较小,对屈服承载力影响较大;在双轴受压和双轴拉压的受力状态下SCS构件屈服承载力显著降低,单元割线刚度减小;双轴受拉情况下SCS构件承载力几乎不变,割线刚度提高。     

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。     

冻融环境下混凝土双向拉压强度与变形特性的试验研究

本文对普通混凝土经冻融后在双向拉压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究。试件尺寸为100mm×100mm×100mm。试验过程中测得了混凝土在常态和经过25次、50次、75次三个级别的冻融循环后在双向拉压作用下的应力 应变关系曲线和双轴强度,分析了主应力σ1和σ3及其应变随冻融循环次数和主应力比的变化规律,观察了试件的破坏形态,建立了相应的破坏准则。     

废旧泡沫塑料双向填充板力学试验研究

将废旧泡沫塑料加工成方形块体,在双向板中性轴部位非连续填充该块体,替换掉普通混凝土形成新型双向填充板,具有节省材料、降低楼板自重、提高保温隔热及隔声性能的优点。通过对该新型双向填充板进行现场加载试验和其力学性能分析,得到了钢筋和混凝土的荷载-应变曲线,试验结果分析可知,在与相同尺寸的普通混凝土板相比,在配筋相同的情况下,该新型双向填充板承载力并没有降低,力学性能仍能满足规范对楼板的要求。     

高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能试验研究

设计了双向压弯构件试验加载和量测装置;对14根高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件的残余力学性能进行了试验测试;并对温度、长细比、加载偏心角度、截面高宽比和套箍系数等参数进行了研究。研究发现,温度、长细比、加载偏心角度、套箍系数、截面高宽比是影响高温后矩形钢管混凝土双向偏压构件承载力及延性的主要因素,高温后该类构件仍有较高承载力,所有试件的位移延性系数平均值大于8,表明高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件具有较好的延性。     

碱激发混凝土单双轴压强度和变形特性研究

为研究复杂应力状态下碱激发混凝土的强度和变形,进行了普通骨料碱激发和轻骨料碱激发混凝土的单双轴受压试验,并与传统的普通骨料和轻骨料水泥混凝土的力学特性进行了对比.研究表明:单双轴压应力状态下,碱激发混凝土应力-应变曲线上升段中的线性部分较传统的水泥混凝土有所提高,下降段表现出较大的脆性,且碱激发混凝土受压破坏的微观机制与传统的水泥混凝土有较大区别;碱激发混凝土双轴压强度包络线近似为圆形,而传统的水泥混凝土近似为细长椭圆形;基于本文试验结果,对常用的Kupfer-Gerstle普通混凝土强度准则进行修正后,提出了碱激发混凝土的双轴压强度准则.     

双轴搅拌方式与混凝土的泵送性研究

对双轴螺带式和双轴叶片式搅拌装置采用理论分析、EDEM颗粒仿真分析及工地试验等方法进行综合研究,三种方法均表明双螺带搅拌机生产水泥混凝土时比双轴叶片式搅拌机的搅拌效率、搅拌匀质性更高,能耗更低,并用试验证明螺带式搅拌装置对机制砂配方混凝土的搅拌效果较叶片式更稳定。搅拌质量高的混凝土其和易性越好,混凝土的泵送性也越好,通过工地泵送性压载试验对双轴螺带式搅拌机和用双轴叶片式搅拌机生产的混凝土泵送性进行比较后,确认了双轴螺带强制搅拌机生产的混凝土泵送性确实更好。