荷载损伤后纤维轻骨料混凝土氯离子侵蚀研究

为研究荷载损伤对纤维轻骨料混凝土抵抗氯离子侵蚀性能的影响,设计了掺加聚丙烯纤维、钢 聚丙烯纤维、钢纤维3种轻骨料混凝土,开展了抗拉和抗压试验。分别在40%,60%,80%极限荷载3种拉、压应力水平下持续加载60 s,并测量加载后的残余应变。卸载后将试件切割成直径100 mm、厚50 mm的圆柱体,通过NEL法测定氯离子扩散系数。研究结果表明:混凝土残余应变随着拉、压荷载等级的增大而增大,纤维对轻骨料混凝土极限强度和变形能力提高显著;未施加荷载时,随着纤维的增加,单掺聚丙烯纤维组氯离子扩散系数变小,混掺纤维组基本保持不变,钢纤维组显著增加;施加荷载后,纤维的增加没有显著改善轻骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力;残余应变与氯离子扩散系数间存在正相关特性,残余应变越大,氯离子扩散系数越大。     

疲劳载荷与环境因素耦合作用下结构混凝土的耐久性研究

以能量和残余应变作为损伤变量,将损伤过程划分为三个阶段。针对损伤发展的第二阶段,研究疲劳载荷与环境因素协同作用下混凝土耐久性的劣化情况。随着残余应变的增加,结构混凝土中氯离子扩散系数和空气渗透系数均变大,而且当残余应变超过60×10-6时,增加幅度变得明显。尤其当残余应变增加到120×10-6时,相应的系数提高了一个数量级。结论同样适合疲劳载荷与冻融循环的耦合作用。因此,可以把残余应变分别为30×10-6～60×10-6和120×10-6视为影响混凝土耐久性的起劣区间和陡劣点。     

混凝土多轴等幅疲劳性能研究

利用大型多轴疲劳试验机,进行了双轴拉-压、三轴拉-压-压等幅循环荷载作用下混凝土的疲劳性能研究.分析了不同侧压比、不同应力水平下混凝土的多轴等幅疲劳破坏形态、疲劳强度以及残余应变的变化规律,得到了应力水平-疲劳寿命(S-N)曲线及其表达式.结果表明:在等幅疲劳荷载下,混凝土多轴疲劳破坏形态与侧压比无关;残余应变呈三阶段发展规律,受侧压比影响较大,几乎与应力水平无关.定义相对残余应变为损伤变量,建立了损伤演变方程,为混凝土多轴等幅疲劳试验研究及疲劳损伤评价提供参考.     

疲劳作用对混凝土中氯离子扩散系数影响的研究

采用两种应力水平和四种循环次数,通过轴向压缩的疲劳荷载形式,使混凝土试件获得不同的损伤量。应用超声探伤、电化学阻抗谱的方法判断混凝土的疲劳损伤程度。利用电迁移加速方法,进行氯离子扩散试验,测定混凝土的氯离子扩散系数。最终得到疲劳损伤量与混凝土氯离子扩散系数之间的关系。结果表明:超声波速和阻抗谱低频容抗弧压扁度可以作为表征混凝土疲劳损伤的指标;随着疲劳损伤的增加,混凝土中氯离子的扩散系数增大。     

高温作用后混凝土的动态轴拉力学性能研究

进行了高温作用后混凝土的单调拉伸和往复拉伸试验,分析了其主要力学特征参数（抗拉强度、初始弹性模量、峰值应变、残余应变、割线模量等）的温度效应和应变率效应。采用混凝土损伤模型,引入温度参数,提出了基于应变率效应和温度效应的混凝土加卸载模型,验证了模型的适用性。结果表明：混凝土的抗拉强度及初始弹性模量随着温度的升高而降低,峰值应变随着温度的升高而增大,残余应变累积与温度无关,而随应变率的增大而累积速率加快;混凝土卸载曲线的非线性程度与应变率呈正相关,与温度无明显关系;混凝土再加载曲线的非线性程度与温度呈正相关,与应变率无明显关系;通过对比得出,所提出的模型计算结果与实测结果吻合程度较好。     

多向侧压下混凝土受拉变幅疲劳试验及损伤研究

本文进行了混凝土分别在单、双向侧压作用下受拉变幅疲劳试验,得到了疲劳寿命和残余应变。根据循环应力-应变关系曲线定义了疲劳变形模量,利用疲劳变形模量比与循环次数关系,建立了损伤模型,并依据这一模型对损伤进行了估计和对剩余疲劳寿命进行了预测,结果是比较满意。     

再生混凝土单轴受压疲劳性能

完成再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土单轴受压疲劳试验,着重考察在疲劳荷载作用下的应变响应和疲劳损伤累积。基于文献中普通混凝土受压疲劳性能研究成果,对比分析再生混凝土与普通混凝土的疲劳性能差异,发现再生粗骨料附着老砂浆、再生混凝土中多界面等特点没有引起两种混凝土疲劳性能的显著区别。进一步研究残余应变和疲劳应变的变化情况,并对再生混凝土的疲劳模量与裂纹的扩展进行分析,建立疲劳失效过程与应变响应行为之间的关系,揭示再生混凝土的疲劳损伤演化过程。基于试验结果和连续损伤力学,提出一个再生混凝土损伤模型,可用来对再生混凝土疲劳性能进行理论和数值分析。     

疲劳损伤混凝土碳化试验研究

对疲劳损伤混凝土进行快速碳化试验,研究不同疲劳损伤度(0、0.2、0.4、0.6、0.8)混凝土碳化深度经时变化规律;探讨疲劳损伤对受拉、受压、无应力状态下混凝土碳化性能影响;同时,对疲劳损伤混凝土碳化后抗折强度变化规律进行分析。结果表明:疲劳损伤混凝土碳化深度服从Fick第一定律;疲劳损伤对混凝土受拉区及受压区碳化过程具有加速作用,但对无应力区碳化作用不明显,且受拉区碳化深度大于受压区;疲劳损伤混凝土碳化后抗折强度随着损伤度、碳化龄期的增大而不断降低。     

疲劳载荷与碳化耦合作用下结构混凝土寿命预测

从材料层次分析了疲劳载荷与碳化作用对混凝土的耦合效应.疲劳载荷对混凝土碳化的影响可归结为它对混凝土CO2扩散系数的影响,疲劳动载荷会导致混凝土裂纹间隙因子减小,从而使混凝土CO2气扩散系数随其疲劳损伤程度增加而增大.根据混凝土承受的疲劳载荷和大气环境,建立了疲劳载荷与大气环境复合作用下的混凝土碳化寿命预测模型.计算结果表明:疲劳载荷对混凝土损伤程度越大,其服役寿命降低就越显著;混凝土抗疲劳载荷能力越强,且运营过程中承受的疲劳载荷应力水平越小,其服役寿命就越大.     

钢筋钢纤维混凝土梁疲劳全过程分析及寿命预测

为研究钢筋钢纤维混凝土梁的疲劳损伤演化过程,并对其疲劳寿命进行预测,依据钢筋钢纤维混凝土梁疲劳试验结果,基于梁受压和受拉区钢纤维混凝土以及受拉钢筋的疲劳损伤演化特性,采用分段线性方法,建立钢筋钢纤维混凝土梁疲劳全过程分析及寿命预测模型,并与试验结果对比进行验证。采用该模型分析钢纤维混凝土梁的混凝土、钢筋应变以及受拉钢筋截面面积随疲劳循环次数的退化规律,得到不同疲劳循环次数后试验梁的剩余承载力。结果表明：钢纤维能够显著提高梁的疲劳性能,试验梁的受拉钢筋截面面积随疲劳循环次数增加呈两阶段减小趋势,而受压区混凝土和受拉钢筋的应变以及梁剩余承载力呈三阶段发展模式,42根钢筋钢纤维混凝土梁的试验疲劳寿命与预测疲劳寿命比值的均值为0.953,变异系数为0.284,整体符合较好。     

Experimental study on fatigue behavior and chloride diffusivity of fatigue damaged RC beams after chloride attack

对于沿海地区具有疲劳损伤的在役钢筋混凝土(RC)桥梁结构，其在氯腐蚀后的疲劳性能和氯离子扩散性对于结构耐久性设计和评估至关重要。为此，通过试验研究15根不同初始疲劳损伤程度RC梁在氯腐蚀后的疲劳性能和混凝土中氯离子含量，试验参数包括荷载水平(疲劳荷载上限与静载极限荷载之比，取0.2~0.5)、初始疲劳加载次数(1×104~120×104)、氯腐蚀时间(90、180d)和受拉纵筋配筋率(1.06%、1.59%和2.91%)。试验结果表明：疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后进行疲劳加载时，梁挠度和混凝土应变等呈现典型的三阶段变化特征；荷载水平、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和受拉纵筋配筋率均对其剩余疲劳寿命影响显著，荷载水平(不小于0.4)、初始疲劳加载次数(第一疲劳阶段)和氯腐蚀时间的增加均引起剩余疲劳寿命迅速降低，当配筋率增加到42%界限配筋率时，寿命有所增加；受拉混凝土氯离子扩散性的增加与RC梁剩余疲劳寿命的降低相关联，而受压混凝土的扩散性随荷载水平、初始疲劳加载次数和配筋率的增加而增加。     

疲劳损伤RC梁氯离子腐蚀后疲劳性能和氯离子扩散性试验研究

对于沿海地区具有疲劳损伤的在役钢筋混凝土(RC)桥梁结构,其在氯腐蚀后的疲劳性能和氯离子扩散性对于结构耐久性设计和评估至关重要。为此,通过试验研究15根不同初始疲劳损伤程度RC梁在氯腐蚀后的疲劳性能和混凝土中氯离子含量,试验参数包括荷载水平(疲劳荷载上限与静载极限荷载之比,取0.2~0.5)、初始疲劳加载次数(1×104~120×104)、氯腐蚀时间(90、180d)和受拉纵筋配筋率(1.06%、1.59%和2.91%)。试验结果表明：疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后进行疲劳加载时,梁挠度和混凝土应变等呈现典型的三阶段变化特征;荷载水平、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和受拉纵筋配筋率均对其剩余疲劳寿命影响显著,荷载水平(不小于0.4)、初始疲劳加载次数(第一疲劳阶段)和氯腐蚀时间的增加均引起剩余疲劳寿命迅速降低,当配筋率增加到42%界限配筋率时,寿命有所增加;受拉混凝土氯离子扩散性的增加与RC梁剩余疲劳寿命的降低相关联,而受压混凝土的扩散性随荷载水平、初始疲劳加载次数和配筋率的增加而增加。     

引气混凝土的抗碳化性能研究

分别研究了不同浆骨比、含气量和水胶比情况下,掺入粉煤灰后高耐久性混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。研究结果表明:碳化深度随粉煤灰掺量的增加而增大;氯离子扩散系数随粉煤灰掺量的增加而减小,当粉煤灰掺量超过一定掺量时氯离子扩散系数又随粉煤灰掺量的增加而增加。碳化深度、氯离子扩散系数随含气量增加而减小,而当含气量大于4%时,碳化深度、氯离子扩散系数又随含气量的增加而增大;碳化深度、氯离子扩散系数随浆骨比(32.5/67.5至37.5/62.5)的增大而增大;水胶比越小的抗碳化性能越好、氯离子扩散系数越小。     

混凝土的单轴抗压疲劳损伤累积性能研究

研究了单轴等幅和变幅加载抗压疲劳变形规律 ,提出了一个与疲劳变形规律相对应的三阶段线性疲劳损伤模型 ,给出了以残余应变为指标的疲劳损伤累积方程。由试验结果分析 ,得到了加载水平与疲劳变形的二阶段发展水平之间的关系。以等幅两阶段线性疲劳方程为基础 ,建立了多级疲劳的累积损伤准则     

高性能混凝土约束收缩对氯离子扩散的影响

对粉煤灰和矿渣粉双掺总量占胶凝材料总质量的百分比分别为30%,40%和50%及掺合比例分别为1∶2,2∶3和1∶1的高性能混凝土进行了平板收缩试验和快速氯离子扩散系数测定（RCM法）试验,分析了高性能混凝土有约束和无约束收缩开裂性能及对氯离子扩散系数的影响规律。研究结果表明:无约束的混凝土平板均未发生开裂,有约束的混凝土平板基本开裂,双掺矿物掺合料显著改善了混凝土的抗裂性能,当粉煤灰和矿渣粉的掺合比例为1∶1时,其抗裂性能最好,且随着掺量的增加,混凝土的抗裂性越好;矿物掺合料双掺总量和掺合比例一定时,各配比约束收缩混凝土的等效氯离子扩散系数均高于无约束收缩混凝土的氯离子扩散系数,即约束收缩增大了混凝土的氯离子扩散系数,收缩应变越大,混凝土的抗氯离子性能越差;当粉煤灰和矿渣粉掺合比例为1∶1时,约束收缩对混凝土内氯离子扩散的影响最小。     

分级等荷循环受压下橡胶水泥砂浆的疲劳损伤演化

为探究橡胶水泥基材料的疲劳及损伤演化特性,以橡胶水泥砂浆为研究对象,对其分别进行10、20、30 kN荷载等级下的10次(低次/限次)等荷循环加-卸载试验,并对试件产生的加载应变、加载应变差、累积残余应变、累积残余应变差、不闭合度、累积残余应变损伤(塑性损伤),以及加载和卸载变形模量进行分析.结果 表明:试件的加载应变和累积残余应变均随着循环荷载等级的增大而增大;试件的加载应变差和累积残余应变差随着循环次数的增加以互相交错波动的形式逐渐减小至0附近;随着循环次数的增加,试件的不闭合度减小,塑性损伤增大,且两者均随循环荷载等级增大而增大;试件的加载和卸载变形模量随着循环次数的增加以分段线性波动的形式增大,也随着循环荷载等级的增大而增大.同时建立了基于临界塑性损伤假定条件下的塑性损伤模型和刚度变化模型,对试件在高次/不限次等荷循环加-卸载过程中的疲劳塑性损伤和刚度演化特征进行了初步预测和表征.