桩-珊瑚砂接触面剪切力学特性试验研究

珊瑚砂桩基工程在岛礁建设中备受关注,其赋存环境对桩基承载特性的影响不容小觑。为研究不同环境下桩-珊瑚砂接触面剪切力学特性,采用自主研制的温控桩-土接触面三轴试验仪,对取自南海海域的珊瑚砂进行不同温度、围压和盐度的三轴排水剪切试验。结果表明：桩-珊瑚砂接触面的剪切应力-位移曲线有明显的应变软化特征;温度对桩和珊瑚砂的表面特征影响并不显著,进而对二者接触面的剪切特性影响亦较小;围压与接触面剪切强度呈线性正相关关系,100～300 kPa围压下,由于剪切过程中珊瑚砂颗粒重排列和破碎,接触面内摩擦角减小,残余强度约为峰值强度的70%～80%,在较高围压下剪切强度损失更为显著;相对淡水环境,盐水环境一定程度上会弱化接触面的剪切强度。     

法向常刚度切向应力控制接触面动力特性试验研究

运用最新研制的80 t三维多功能土工试验机,对工程中常用的粗粒土与人造粗糙钢板形成的接触面在常刚度法向边界条件切向应力控制下的动力特性进行了试验研究,并分析了切向控制方式的影响。接触面在剪切时产生了明显体变,可分为可逆和不可逆两部分;可逆性剪切体变的发展程度主要与切向位移幅值有关;不可逆性剪切体变的发展与剪切路程有很大关系;接触面体变出现了一定的异向性,且受切向加载路径、切向控制方式的影响。随着循环剪切的进行接触面切向位移发生明显偏移,其幅值也逐渐增加,受切向加载路径影响较大;切向应力、应力比、法向位移与切向位移的关系与切向加载路径、切向控制方式有很大关系。接触面在初始剪切时没有达到、随后逐渐达到抗剪强度,但破坏状态持续时间很短;其抗剪强度指标与切向控制方式关系不大。     

根系作用下的基材土–岩接触面原位剪切试验研究

采用自制原位剪切仪,对不同粗糙度、不同多花木蓝根系密度的基材土–岩接触面进行原位剪切试验,研究了基材土–岩接触面的剪切变形特征。研究表明,基材土–岩接触面剪切应力–位移具有典型的软化特性;受根系加筋、锚固作用影响,含根试样的剪切破坏面粗糙、破碎。根系作用对土–岩接触面峰值剪切强度、峰值剪切位移及残余剪切强度影响明显,对比发现,不同粗糙度下,相同根系面积比对提高界面峰值剪切强度的贡献率差异较小;根系面积比较小时,增强界面峰值剪切强度的贡献率低于粗糙度,随着根系面积比增大,根系提高界面强度的作用更为明显,其贡献率显著增加。     

再生混凝土应力-应变全曲线试验研究

制作了26个100 mm × 100 mm × 300 mm用于应力-应变试验的棱柱体试件(11个用于测试应力应变曲线,15个用于测试弹性模量),研究再生混凝土弹性模量及应力-应变全曲线随取代率的变化关系,提出再生混凝土应力-应变全曲线宜采用两段式表达,其方程与常规普通混凝土类似,但系数不同.     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

无机聚合物混凝土温度-应力试验研究北大核心

混凝土浇筑过程中的温度应力是研究混凝土早期内部裂缝的关键因素之一。利用清华大学研发的温度-应力试验机,对无机聚合物混凝土进行早期开裂敏感性能研究,并与普通混凝土进行比较,分析无机聚合物混凝土早期温度、应力以及变形的发展规律。研究表明:(1)无机聚合物混凝土抗裂性能优于普通混凝土。无机聚合物混凝土开裂温度为14.2℃,开裂应力为2.658 MPa,普通混凝土开裂温度为14.4℃,开裂应力为0.582 MPa;(2)无机聚合物混凝土与普通混凝土的变形发展大致相同,可分为早期收缩、膨胀、收缩至开裂3个过程;膨胀阶段:无机聚合物混凝土最大伸长量为114.2μm,普通混凝土为108.15μm;收缩阶段:无机聚合物混凝收缩至72.91μm时断裂,普通混凝土收缩至25.33μm时断裂;(3)运用有限元软件ANSYS对无机聚合物混凝土浇筑过程的温度场进行数值模拟,模拟结果与实测结果相吻合。     

混凝土多孔砖砌体受压应力-应变全曲线试验研究

通过逆向加载的方式对混凝土多孔砖砌体的应力-应变曲线进行试验研究。分析了混凝土多孔砖砌体受压过程不同阶段的特征,并与普通砖砌体进行比较。试验表明,混凝土多孔砖砌体呈现出较普通砖砌体更为明显的脆性特征。提出了反映砌体受压应力-应变全曲线的本构关系,该本构关系包含了混凝土多孔砖砌体受压试验所表现出的几乎全部特征。     

三轴应力下塑性混凝土应力应变关系试验研究

通过4组塑性混凝土的单轴和常规三轴压缩应力应变全曲线试验,研究了三轴应力下塑性混凝土应力应变关系.结果表明：在围压作用下,塑性混凝土轴向应力应变曲线与单轴压缩下的曲线差别明显,主要表现为直线上升段很短,曲线上升段较长,无明显峰值点,下降段较平缓.利用割线模量表征塑性混凝土三轴应力下应力应变曲线上升段的主要变形特征,分析了影响割线模量的主要因素,建立了割线模量与围压、单轴抗压强度和弹性模量之间的关系式.研究了塑性混凝土三轴应力下峰值应变随围压、单轴应力下抗压强度及峰值应变的变化规律,并建立了相应的关系式.全面分析了塑性混凝土单轴及三轴作用下应力应变曲线特征,通过归一化处理后,拟合出常规三轴应力下塑性混凝土轴向应力应变关系式.     

单调荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验研究

通过快速碳化混凝土单调加载试验,研究了碳化对混凝土强度、刚度以及变形能力的影响。研究发现:碳化对于混凝土强度的提高作用有限,碳化后混凝土峰值压应变明显降低,弹性模量提高,试件破坏时脆性更加明显;不同碳化深度混凝土的应力-应变曲线上升段十分接近,下降段则随碳化加深变得越来越陡。通过对试验结果分析,建立了单调荷载作用下碳化混凝土应力-应变曲线方程,并给出了方程参数与碳化深度之间的关系,研究成果可为既有混凝土结构性能评定提供技术依据。     

引气混凝土的应力-应变曲线试验研究

在对普通混凝土应力-应变曲线研究的基础上,分析评价了引气混凝土峰值应力和峰值应变的关系,提出了引气混凝土的应力-应变曲线方程式,并指出了方程中的参数和含气量的定量关系.     

冻融环境下约束混凝土应力-应变全曲线试验研究

为研究冻融环境下箍筋约束混凝土应力-应变关系,按照GBJ82-85规定的快速冻融试验方法,对2批共54个尺寸为150 mm×150 mm×450 mm、配箍特征值分别为0.317和0.145的混凝土棱柱体试件进行冻融循环;对其中46个试件进行轴心抗压破坏试验,得到试验应力-应变全过程曲线.试验发现:随着冻融次数的增加,约束混凝土的受压应力-应变全曲线渐趋扁平,峰值应力呈线性降低,峰值应变增加.冻融循环次数相同时,混凝土强度高的试件,其峰值应力降低的程度和峰值应变增大的程度小于混凝土强度低的试件.另外,在混凝土强度较低的情况下,冻融将导致钢筋与混凝土之间的黏结界面发生损伤,使得箍筋约束效应减弱.通过回归试验结果,提出试验受冻融循环作用箍筋约束混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式,该公式可用于寒冷地区受冻融作用的钢筋混凝土结构构件的非线性分析.     

基于温度-应力试验机的水工混凝土抗裂性试验方法

目前水工混凝土采用极限拉伸值和绝热温升来评判抗裂性的方法未能客观反映混凝土实际的抗裂表现。重大水利工程对混凝土的抗裂性提出了更高的要求,迫切需要一种科学、综合的试验方法来客观评价混凝土的抗裂性。作为一种先进的设备,温度-应力试验机能够克服目前混凝土抗裂性试验方法的缺陷,可以实现以下功能:测量半绝热及模拟实际坝体温度历程下混凝土力学及变形性能的发展规律、监测不同约束状态下的应力应变发展、测量混凝土的真实开裂温度以及早期拉徐变性能。因此,该试验方法能够为重大工程的混凝土配合比设计及优化提供试验依据,客观地评价不同配合比混凝土的开裂风险。     

高温后再生混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

利用废弃混凝土经机械破碎后制成的再生粗、细骨料,制作168个不同再生粗、细骨料取代率尺寸为100mm×100mm×300mm的再生混凝土试件,经历20～800℃作用后进行单轴受压应力-应变全曲线试验,分析了不同再生粗、细骨料取代情况和经历温度对再生混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、泊松比和单轴受压应力-应变全曲线的影响。结果表明：相同温度作用后,随着不同再生骨料取代率的增加,峰值应变增大,弹性模量减小,单轴受压应力-应变曲线峰值应力减小,峰值应变增大,脆性增大;随着经历温度的升高,峰值应变与泊松比先降后增,并在温度400℃后增幅最大,而峰值应力与弹性模量均持续减小,应力-应变曲线渐趋扁平,与横轴包围面积显著减小;再生粗、细骨料单独掺入对混凝土受力性能的影响比较一致,同时掺入时性能退化较快。通过回归分析,建立各组再生混凝土试件单轴受压分段式应力-应变本构方程。     

轻质多孔混凝土受压应力-应变全曲线试验研究

通过对这两种轻质多孔混凝土材料进行基本力学性能试验,就其弹性模量及应力—应变全曲线等进行了研究与探讨。试验结果表明:相对于普通混凝土而言,轻质多孔混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量等均要小一个量级,而峰值应变却比前者大30%～40%。单轴受压应力—应变曲线到达峰值应力前近似按线性比例增加,塑性变形很小;峰值应力后,迅速跌落;跌落至其残余强度后,出现缓慢降落的斜直线段。材料在整个受压破坏过程中,呈现出低强度弹脆性力学性能。在试验研究与理论分析的基础上,采用上升、下降和斜直线三段曲线拟合了轻质多孔混凝土的单轴受压应力—应变关系,给出了具有明确物理意义的轻质多孔混凝土材料单轴受压统一本构模型,为轻质多孔混凝土在抗震结构中的广泛应用提供了有力的试验依据。     

循环荷载下混凝土应力-应变全曲线研究

利用三峡大学自行研发的大型多功能静动力三轴仪对混凝土试件进行了不同加载速率下的循环加卸载试验。通过对混凝土循环加卸载曲线的包络线与共同点轨迹线进行比较分析,发现共同点轨迹线与包络线形状大体相似,并且可以通过包络线峰值点与共同点轨迹对应值,以及包络线方程,可推断出共同点轨迹线。基于试验数据和对混凝土循环加卸载全曲线的理解,分析了循环加卸载中单个加载和卸载曲线的变化特征,构建了循环加卸载下混凝土应力-应变全曲线方程数学模型,结果表明:所建立模型能够很好地描述循环加卸载下混凝土的应力-应变变化规律。     

围压环境下混凝土应力-应变模型研究

对混凝土结构构件的受力性能进行试验数值模拟,需要建立约束混凝土和无约束混凝土在受压时的全应力-应变关系分析模型。通过模型分析混凝土的基本性能,来提高混凝土性能,使其有更高的适应环境的能力。本文简要介绍几种经验型的分析模型,均为对普通混凝土试件或钢筋混凝土柱的试验模型,并且比较了这几种分析模型及其试验结果。     

混凝土单轴拉伸应力-应变全曲线试验方法及装置

采用双钢板粘贴夹持方式,研究一种混凝土单轴拉伸应力-应变全曲线试验新方法。研究表明,它是混凝土直接拉伸试验的一种简单、可靠、实用的方法。     

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力-应变关系,按照GBJ 82-85规定的快速冻融试验方法,对3批共85个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的混凝土棱柱体试件进行了冻融循环,试件的变化参数为混凝土立方体抗压强度和冻融循环次数;然后对试件进行了单轴抗压破坏试验.结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受压应力-应变曲线渐趋扁平,峰值应力降低,峰值应变增大;冻融循环次数相同时,混凝土立方体抗压强度高的试件,其峰值应力降低程度和峰值应变增大程度小于混凝土强度低的试件.回归试验结果,提出了适用于立方体抗压强度为30～50 MPa的受冻融循环作用混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式.     

纤维网增强混凝土复合材料约束混凝土应力-应变关系研究

为研究纤维网增强混凝土(TRC)加固层对混凝土柱的约束性能,对13根混凝土柱试件(包括10根TRC加固柱和3根对比柱)进行了轴心受压试验,分析了纤维网层数、短切纤维及混凝土强度对TRC加固效果的影响,基于试验结果提出了TRC约束混凝土应力-应变关系简化计算模型.研究结果表明:TRC加固可改善混凝土柱的轴压破坏形态;与未...