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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

单侧压对冻融混凝土劈拉损伤特性的影响

对冻融混凝土进行了不同单侧压下的劈拉试验,分析了冻融循环次数和单侧压对混凝土劈拉性能的影响,并结合声发射技术研究了混凝土在劈拉过程中的损伤发展,建立了混凝土损伤演化方程。结果表明：随着冻融循环次数的增加,混凝土冻融劣化程度加深,峰值应力明显降低;相同冻融循环次数下,单侧压越大,混凝土的峰值应力越大;经历冻融循环后的混凝土损伤发展速度加快,单侧压的存在对混凝土的损伤发展起到延阻作用;考虑冻融循环次数和单侧压作用的混凝土劈拉损伤演化曲线均可分为损伤初始发展阶段、损伤稳定发展阶段和损伤快速发展阶段。     

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。     

轻骨料砼在双轴压压及拉压状态下的变形和强度特性

为适应推广应用轻骨料砼的需要，本文利用自制的砼多轴试验装置，对国内尚未研究，国外也较少开展的轻骨料砼在双轴压及拉压应力组合下的变形和强度特性进行了试验研究，分析了应力一应变关系的特点。并与普通砼的特性进行了比较，在分析试验资料的基础上，建议了轻骨料砼在主应力空间及八面体应力空间表述的强度准则和以峰值应力点的应变与应力比α的关系表述的强度准则。本文的工作为复杂应力状态下轻骨料砼结构的设计提供了经济可靠的设计依据。     

大坝原级配混凝土在双轴拉压及三轴拉压压受力状态下的试验研究

为了满足大体积混凝土结构进行非线性分析和设计的需要,通过试验比较了三级配混凝土大试件和湿筛二级配混凝土小试件在双轴拉压、三轴拉压压受力情况下的强度和变形特性。三级配混凝土试件尺寸为25cm×25cm×40cm,最大骨料粒径为80mm;湿筛试件尺寸为15cm×15cm×30cm,最大骨料粒径为40mm。试验数据表明,同一种应力状态下,混凝土大试件的强度和变形均低于小试件,大尺寸试件的应力-应变曲线的初始斜率一般大于相应的湿筛小试件的初始斜率。试验结果证实对处在复杂应力状态下的大体积混凝土结构,尺寸效应和骨料湿筛效应的影响是很显著的,在设计中必须考虑。最后分别在主应力空间和八面体应力空间建立大骨料混凝土的破坏准则,这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依据。     

自密实混凝土冻融循环的性能研究

通过对自密实混凝土进行快冻法和3%NaCI溶液的冻融循环试验,测定不同冻融循环次数后的抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率和相对动弹模量及其变化特点。结果表明,自密实混凝土随着冻融次数的增加,其表观质量、力学性能均呈现不同下降趋势。可为寒区桥梁工程设计、养护及寿命预测提供依据。     

冻融作用后混凝土力学性能的衰减规律

开展了混凝土在冻融作用后各项基本力学性能衰减规律的试验研究,包括冻融作用对混凝土受压应力-应变关系、劈裂抗拉性能、抗重复荷载性能的损伤影响,并根据工程中结构构件的实际工作状态,进行了压应力与冻融循环双重因子作用下混凝土的抗冻性能及力学性能衰减规律的研究。试验现象表明:随着冻融循环次数的增多,混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗重复荷载性能等力学性能指标的下降程度均逐渐加大,并根据试验结果得出了混凝土上述各项力学性能指标随冻融作用的退化规律,建立了与冻融参数相关的退化计算公式。通过试验研究还发现:混凝土在承载状态下,冻融作用对其损伤影响将加剧,混凝土承载能力的衰减幅度较单一冻融作用更显著。本文研究可为建立符合实际工程的混凝土结构抗冻耐久性设计理论提供基础资料。     

基于统一强度理论的巴西圆盘劈裂强度分析

基于统一强度理论,构建了考虑2个较大主应力相互影响并适用于不同拉压比材料的巴西圆盘试验应力分析的统一劈裂破坏强度准则,通过参数变化得到常用的多种强度准则推导结果;为了验证理论公式,对C35商品混凝土试件进行了巴西圆盘劈裂试验,在试验研究基础上对统一强度准则演化出的多种强度准则计算结果进行对比分析。结果表明:材料的拉压比和中间切应力及相应作用面上正应力组合的加权参数对材料劈裂抗拉强度影响很大,最大拉应变强度理论和最大拉应力强度理论计算得到的劈裂强度分别为上、下限值,其他强度理论得到的值在两者之间,从而验证了统一强度理论对巴西圆盘劈裂试验分析的可靠性和适用性。     

冻融条件下混凝土破坏面演化模型研究

对混凝土材料冻融破坏的研究多用动弹性模量表示，与强度损失相比，动弹性模量在工程结构方面一般不直接使用。针对此情况，建立冻融混凝土在主应力空间内实用的破坏面演化模型，以描述冻融后混凝土的强度变化。为此，根据混凝土冻融破坏的机制，应用损伤力学方法量化冻融造成的损伤并建立演化方程，应用“有效应力”的概念建立混凝土冻融破坏面在主应力空间内的发展演化模型，并预测混凝土冻融后的强度特征。最后通过已有试验数据验证演化模型的合理性。     

混合侵蚀与冻融交替作用下混凝土性能劣化试验

以质量分数为3％的氯化钠和5％的硫酸钠混合溶液为侵蚀介质,采用慢冻法,对立方体抗压强度为54.7 MPa的混凝土试件进行0,100,200,300次冻融循环试验,并测定各组试件的质量损失、抗压强度、相对动弹性模量和应力、应变等试验数据.结果表明:随着冻融循环次数的增多,混凝土试件表面剥蚀加剧,表观质量和相对动弹性模量无...     

冻融循环后混凝土的静动力特性试验研究

针对冻融循环后混凝土的静态力学特性已进行了广泛研究,然而其动态力学性能研究尚未见报道。首先采用快速冻融方法,对1组混凝土试件分别进行了0、40、80、120、150、180、210、240、270、300次冻融循环试验,然后利用电子万能试验机和SHPB试验装置,进行了受冻融循环作用试件的抗压性能和动态冲击性能试验,得到了混凝土抗压强度随冻融循环次数和应变率的变化规律。试验表明,冻融循环对混凝土的静态抗压强度具有显著影响,但对试验中混凝土的动态抗压强度未见明显影响。     

冻融循环下BFRP筋与混凝土黏结强度试验研究

为了研究冻融循环作用下BFRP筋与混凝土黏结强度,对不同冻融次数（0、10、20、40次）和不同混凝土强度等级（C30、C35、C40）共36个试件进行冻融循环试验和中心拉拔试验。试验结果表明:未经冻融循环的试件和冻融循环40次（C30）试件发生拔出破坏,其余冻融试件均发生劈裂破坏;随着混凝土强度等级提高,脱胶强度和黏结强度逐渐增加;随着冻融循环次数增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度和峰值滑移呈现出先增加后减小的趋势,而脱胶强度随冻融循环次数增加逐渐减小。     

多轴受力状态下再生混凝土的破坏准则及应力-应变本构关系研究

以再生粗骨料取代率、侧向围压值、时间龄期、再生骨料来源和混凝土强度等级为变化参数,设计68个试件进行三轴受压试验研究,观察了三轴受压状态下再生混凝土的破坏形态,揭示了其破坏机理,获取了三轴受压时的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征点参数。研究结果表明：随着围压值的增大,再生混凝土的破坏形态由垂直劈裂转变为斜向劈裂破坏,且与斜向劈裂面相交的粗骨料被剪断;单轴受压和侧向围压值σw≤9MPa时,再生混凝土发生脆性破坏;围压值σw≥12MPa时,再生混凝土为塑性状态破坏。最后,基于试验分析和普通混凝土的强度理论,分别采用莫尔-库仑破坏准则、π平面剪应力破坏准则以及Rendulic平面上的应力破坏准则从宏观的角度对再生混凝土材料的强度准则进行深入分析,并探讨了多轴应力状态下再生混凝土的应力-应变本构方程。研究结果可供再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

冻融循环后圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

对冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的受力性能进行试验研究,以钢管壁厚、冻融循环作用次数以及混凝土强度等级为设计参数。试验中分析了冻融循环作用后圆钢管混凝土短柱的轴压破坏现象、荷载-位移曲线以及应力-应变曲线等。试验结果表明：经冻融循环作用后的圆钢管混凝土短柱的轴压破坏形态与相应未经冻融循环作用短柱类似;减小圆钢管混凝土短柱的径厚比可提高其在冻融环境下的轴压承载力;提高混凝土强度等级能增加圆钢管混凝土短柱的初始刚度;冻融循环对圆钢管混凝土短柱的轴压承载力影响较小;预测圆钢管混凝土可适用于遭受冻融作用的地区。根据试验结果,提出了圆钢管混凝土经冻融循环后的轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。