大比尺钢衬钢纤维自应力混凝土圆形管道在内水压下的性能试验研究

本文通过模型实验，研究钢衬圆形压力管道的外包钢纤维自应力钢筋混凝土在内水压力作用下的性能，包括荷载-变形曲线，管道的开裂和极限荷载以及裂缝宽度，内水压与钢衬、钢筋、混凝土的应力关系等，并结合试验结果对这种管道的适用性进行分析。实验结果表明，钢纤维自应力混凝土能够显著地提高管道混凝土的开裂荷载，能够达到普通管道的2～3倍；钢纤维和自应力管道外包混凝土的裂缝宽度都有减小的作用。     

水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究北大核心CSCD

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。     

塑性混凝土弯拉性能

本文基于塑性混凝土弯拉试验,系统研究纤维类型和掺量、硅灰和粉煤灰掺量等对塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和韧性的影响。研究结果表明,掺入塑性混凝土中的纤维、粉煤灰和硅灰起到了增强和增韧作用,使塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度的增加。随纤维掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均呈现以纤维掺量为0.9 kg/m3时达到最大的先增加后减小的趋势,峰值割线模量有不同程度降低,纤维掺量0.9 kg/m3时峰值割线模量的降幅最大;随粉煤灰掺量在一定范围内的增大,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度提高,峰值割线模量有所降低;随硅灰掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度显著增大,峰值挠度、弯拉荷载-挠度曲线的下包面积以及峰值割线模量均有不同程度的增加,但荷载-挠度曲线的捏缩现象明显。在此基础上,建立了塑性混凝土弯拉荷载-挠度曲线和韧性的计算公式。     

骨料性能对再生混凝土拉伸本构关系的影响

骨料、界面与砂浆性能是影响混凝土拉伸本构关系的主要因素,再生粗骨料表面粘附着一层老砂浆使其性能有别于天然骨料。基于随机骨料模型建立再生粗骨料混凝土五相细观数值模型,文章在验证模型可靠性的基础上研究分析再生骨料粘附砂浆的力学性能及其厚度对再生混凝土拉伸本构关系的影响规律及其作用机理,建立再生骨料混凝土拉伸本构关系。结果表明,单轴拉伸荷载作用下再生混凝土的损伤始于界面过渡区;当老砂浆厚度较小或老砂浆强度大于新砂浆强度时,再生粗骨料粘附老砂浆对再生混凝土的拉伸性能影响较小;再生混凝土的拉伸峰值应力、弹性模量和峰值变形模量随老砂浆强度增大和厚度的减小而增大,拉伸峰值应变随老砂浆强度和厚度的增大而增大。     

温度对水工沥青混凝土弯曲性能影响的试验

本文针对-30℃~ 25℃温度条件下的水工沥青混凝土开展了小梁弯曲试验,重点分析温度对水工沥青混凝土面板的各项力学性能指标的影响。试验结果表明：（1）温度对水工沥青混凝土的应力-应变特性有着密切关系。在-30℃~ 0℃温度区间,应力-应变曲线近似成线性关系,试件的应力达到峰值后发生断崖式下跌,呈脆性破坏;在0℃~ 25℃温度区间,试件应力达到峰值后经历一定程度的塑性变形后断裂,呈延性破坏。（2）水工沥青混凝土随着温度升高,其抗弯强度、弯曲模量逐渐降低,变形能力提高;随着温度的降低,峰值应变减小。（3）研究提出的经验公式较好反映了水工沥青混凝土在不同温度条件下弯曲性能的变化特性,与试验结果吻合较好。     

碾压混凝土单轴动态力学性能研究

考虑到地震作用下大体积碾压混凝土结构响应的特点,对两种级配的碾压混凝土进行了单向应力状态下的动态拉、压试验,系统研究了应变速率对碾压混凝土单轴强度及变形特性的影响,分析了在不同应变速率下强度、峰值应变、极限应变以及弹性模量等特性的变化规律及其发生机理。结合碾压混凝土动态强度增量、弹性模量、峰值应变等与应变率之间的拟合公式,给出了描述碾压混凝土在不同应变速率下应力-应变全曲线的表达式,并对碾压混凝土的动态破坏过程进行了探讨,为开展碾压混凝土高坝的动力反应分析打下了基础。     

不同加载速率下干燥与饱和混凝土抗压性能试验研究分析

在准静态及中低加载速率下,开展了饱和与干燥混凝土力学性能变化的试验研究。与干燥的混凝土相比,饱和混凝土的峰值应变减小,弹性模量增大,饱和混凝土的强度对加载速率较为敏感:准静态加载条件下饱和混凝土的强度有所降低,随着加载速率提高饱和混凝土强度增加的较多。本文针对试验现象进行了机理分析,将饱和混凝土的力学性能的变化归结为混凝土孔隙和裂纹中的自由水对混凝土基体有着不同的作用形式;根据应力应变曲线的特点,探讨了饱和与干燥混凝土的统一应力应变全曲线方程;建立了不同加载速率下饱和与干燥混凝土的强度率相关模型,通过与试验数据的对比,本文模型可以较好地反映两种状态混凝土力学性能的变化趋势,     

小湾拱坝湿筛混凝土动态弯拉应变率效应试验研究

结合小湾拱坝,试验研究了湿筛混凝土动态弯拉率效应.试验采用MTS322动静万能试验机和简支梁三分点加荷法.加载应变率为:1×10-6s-1、1×10-5s-1、0.9×10-4s-1和0.9×10-3s-1.进行了12个尺寸为150mm×150mm×550mm的试件的试验.获得下列主要成果:1)湿筛混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量和弯拉峰值割线模量随着应变率的提高而提高,抗弯极限拉伸值则相反,弯拉泊松比不随应变率变化;2)与应变率1×10-5s-1相比,应变率为1 × 10-5s-1、0.9× 10-4s-1、0.9×10-3s-1的湿筛混凝土弯拉强度分别提高了16%、33%、38%,弯拉弹性模量分别提高了2%、5%、13%,峰值割线模量分别提高了7%、24%、33%,抗弯极限拉伸值分别降低了1%、3%、5%;3)依据试验结果,建立了湿筛混凝土静动态弯拉强度、弯拉弹性模量、弯拉峰值割线模量和抗弯极限拉伸值计算公式.研究成果为高拱坝混凝土的抗震设计和安全评价提供依据.     

混杂纤维高强混凝土断裂性能

本文通过30个尺寸为200mm×170mm×100mm的混杂纤维高强混凝土试件的楔劈拉伸试验.探讨钢纤维与聚丙烯纤维混杂效应及其对高强混凝土断裂韧度、断裂能和临界裂缝张开位移的影响.试验结果表明:加入纤维改善了高强混凝土的断裂性能.随着钢纤维体积分数(pf)的增加,断裂参数增益比呈线性增加.聚丙烯纤维在小开裂位移条件下.对高强混凝土的开裂有约束作用,该效应随着位移的增加逐渐消失,钢纤维在混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用.pf=1.5%、聚丙烯纤维掺量Vf=0.6kg/m3为本次试验配合比条件下的最佳纤维掺量组合.本文在试验的基础上,建立了混杂纤维高强混凝土断裂韧度、断裂能和临界裂缝嘴张开位移的计算公式.     

再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能试验研究

为更大化地提高再生骨料在工程中的利用效率及工程效益，本文将再生骨料应用于水工沥青混凝土。针对水工沥青混凝土防渗体在工作环境中可能出现的结构拉裂破坏等问题，在温度为-10～10℃及应变速率为10-5～10-2 s-1条件下对再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能展开试验研究。结果表明：随着温度的降低或应变速率的增加，试样的拉伸强度、拉伸模量增加，峰值应变减少，试样破坏截面中骨料断裂比例增加。基于试验结果采用对数型动态增强因子定量描述了应变率对拉伸力学参数的影响规律。与相同工况下天然骨料水工沥青混凝土拉伸性能对比，分析了两者拉伸性能的异同。结果表明再生骨料水工沥青混凝土各项拉伸力学性能较天然骨料水工沥青混凝土虽有一定程度的下降但其各项性能依旧满足规范设计要求。     

钢筋钢纤维混凝土梁弯矩-裂缝宽度计算方法

为了建立能够预测钢筋钢纤维混凝土梁受力过程中裂缝宽度的力学模型,首先考虑裂缝有效宽度和纤维有效拔出角度确定钢纤维混凝土拉应力-裂缝宽度本构关系,引入断裂力学概念建立了钢纤维混凝土梁截面弯矩-裂缝宽度的计算方法,在其基础上考虑钢筋作用提出一种分析钢筋钢纤维混凝土梁截面弯矩-裂缝宽度的计算方法,它可以模拟梁受弯破坏过程。采用本文方法、CECS 38—2004和RILEM TC 162-TDF中的最大裂缝宽度计算公式对收集到的12根钢筋钢纤维混凝土梁在正常使用条件下的裂缝宽度进行验算,结果表明：CECS 38—2004和RILEM TC 162-TDF的计算结果偏于保守且离散性较大,本文方法能够有效预测梁受力全过程裂缝宽度,计算精度高且变异系数小,为钢纤维混凝土结构裂缝控制提供理论依据。     

钢筋钢纤维混凝土牛腿正截面承载力试验研究

根据钢筋钢纤维混凝土牛腿受弯试件的试验结果，讨论了钢纤维体积率对牛腿裂缝宽度、挠度以及正截面受弯承载力等的影响，建立了钢筋钢纤维混凝土牛腿正截面受弯承载力的计算模型，给出了与钢筋混凝土牛腿计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土牛腿正截面受弯承载力计算公式。     

基于声发射技术的含初始缺陷混凝土破坏分析

初始缺陷对混凝土的变形和破坏特性有着重要的影响。本文对含有不同尺寸、不同倾斜角度初始缺陷的混凝土试件进行单轴压缩试验,并基于声发射技术分析混凝土的变形和破坏特性。试验结果表明：（1）与完整试件相比,含有初始缺陷的混凝土试件对应的峰值应力和峰值应变均减小,应力应变曲线在加载初期表现出较为明显的上凹趋势,卸载段曲线更为平缓,但是残余强度的变化没有明显规律。（2）含有初始缺陷的混凝土试件破坏过程可分为4个阶段：裂缝萌生、扩展、聚结、贯穿破坏。（3）当初始缺陷的倾斜角度为0°和90°时,混凝土试件主要以拉伸破坏为主,当初始缺陷的角度为30°、45°和60°时,混凝土试件沿着初始缺陷方向发生剪切破坏。     

PCCP超载破坏试验与破坏机理分析

通过PCCP的超载破坏试验,分析PCCP的外载承载能力和破坏形态。划分PCCP混凝土的受压区域和受拉区域,给出PCCP的破坏特征。将PCCP承受外载直至破坏分为四个阶段：1）弹性阶段;2）混凝土开裂阶段;3）钢丝屈服阶段;4）破坏阶段。通过试验得到的PCCP各个部分的应力应变曲线,分析PCCP各部位在相应阶段的受力状态,最后分析PCCP承受超载的破坏形态。     

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁斜截面抗裂计算方法

通过钢筋钢纤维增强部分混凝土梁的试验研究 ,建立了反映钢纤维混凝土层厚影响的斜截面抗裂剪力的计算模型 ,提出了与普通钢筋混凝土梁和钢筋钢纤维混凝土梁相衔接的斜截面抗裂剪力的计算公式