混凝土双轴受压试验与破坏准则研究

利用岩石真三轴仪液压伺服机,采用定侧向加载方式对普通混凝土进行双轴受压试验研究,得到不同应力比下混凝土的应力-应变曲线和破坏形态,通过提取应力-应变曲线峰值应力和峰值应变(峰值应力对应应变)特征值,研究不同应力比下混凝土破坏机理与主应力方向的强度规律。试验结果表明:当侧向应力较小时,混凝土破坏形态与单轴受压向类似;当侧向应力较大时,试件呈现劈裂状破坏形态。当σ_X/f_c=0～0.2时,峰值应力随着侧向应力比的增大而增大,当σ_X/f_c=0.2～0.5时,σ_Z峰值应力随着侧向应力比的增大而变化较小。应用Kupfer破坏准则对试验数据进行验证,Kupfer破坏准则预测定侧向加载方式下混凝土双轴受压强度结果相对保守。同时基于Kupfer破坏准则方程提出了定侧向加载下混凝土的破坏准则并进行验证。研究结果对混凝土工程应用与计算具有较大的意义。     

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。     

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。     

冻融循环后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压强度试验和破坏准则研究

进行海水中不同冻融循环次数后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压状态下的强度试验,考察试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征。根据试验结果分析双轴拉压状态下的极限抗压、劈拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。并在此基础上,建立不同冻融循环次数后主应力空间的破坏准则和考虑冻融循环影响的八面体应力空间的统一破坏准则,为寒冷海洋环境条件下轻骨料混凝土结构在经受拉压组合荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。     

定侧压混凝土双轴疲劳破坏准则研究

针对多轴复杂应力状态下的混凝土疲劳破坏问题,进行一系列定侧压下双轴疲劳破坏试验,包括定侧压下受压疲劳、纯拉疲劳和拉-压变号疲劳试验。通过对试验资料的分析,建立各种应力状态下的混凝土疲劳S-N关系曲线和双轴疲劳破坏准则。由各侧压级别下的S-N曲线得到混凝土在相应工况下的疲劳强度折减系数,并利用其对实际工程进行疲劳验算,计算结果显示混凝土多轴疲劳破坏准则能很好地弥补现行规范在疲劳验算中的不足,计算结果令人满意。     

高强钢纤维碳纳米管混凝土双轴受压试验与破坏准则

高强钢纤维碳纳米管混凝土(HSSFCNRC)是一种新型高强复合混凝土,具有流动性好、强度高、韧性大、耐久性好等显著优点。为探讨其多轴应力状态下的强度特征和变形特性,该文利用大连理工大学的大型静、动三轴电液伺服试验机,分别对普通高强混凝土(HSPC)和HSSFCNRC进行了不同应力比条件下的二轴受压对比试验,观察其破坏形态、得到了极限应力和峰值应变等其他参数。通过对Kupfer-Gerstle破坏准则、宋玉普模型和杨健辉模型进行的比较分析发现,HSPC和HSSFCNRC都适合这几种模型,但曲线包络线要优于折线包络线,且强度高的包络线包住强度低的,HSSFCNRC包络住HSPC。通过对八面体应力空间和应变空间的破坏准则分析发现,宋玉普模型的子午线为椭圆曲线,精确度较高;而文中采用的破坏准则子午线为直线,应用简便,也可满足工程应用要求。     

混凝土双轴动态破坏准则的研究概述

本文总结了目前国内外混凝土双轴试验的资料,尤其是大连理工大学在这方面所做的工作,描述了不同研究者在应变率为10~（-5）s~（-1）～10~（-1）s~（-1）范围内进行的动态加载试验所建立的多轴破坏准则,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动态强度和非线性分析提供依据。     

定侧压混凝土双轴等幅拉压疲劳性能试验研究

针对预应力混凝土桥梁在使用荷载下出现的双轴拉-压疲劳状态,通过自行改造的MTS试验机对定侧压下混凝土等幅拉-压疲劳性能进行了试验研究。在对试验结果进行分析的基础上,综合单轴拉-压疲劳的结论给出了该种疲劳状态下混凝土的S-N关系和双轴疲劳强度包络线。根据试验过程中实测的应力-应变数据分析了混凝土的变形性能,提出了疲劳总应变、第二阶段应变率及疲劳变形模量与疲劳寿命之间的关系式。研究结果表明:定侧压作用下混凝土拉-压疲劳破坏形态与侧压水平无关;侧压降低了混凝土拉-压疲劳强度,侧压水平越高其降低得越明显。     

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。     

冻融循环后湿筛混凝土双轴拉压试验研究

对冻融0、50、100、150、200、250、300次后的湿筛混凝土试件进行-0.05∶1、-0.1∶1、-0.25∶1、-0.5∶1和0五个应力比的双轴拉-压强度试验,观察了试件的破坏形态,并测得试件的极限抗压强度,分析了极限抗压强度和抗拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律,为寒冷地区处于双轴拉压荷载作用下的水工混凝土结构强度分析提供设计和理论依据。     

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.     

钢纤维混凝土双向破坏准则的研究

本文利用自行研制的混凝土双轴试验装置，对纤维含量不同的四批钢纤维混凝土进行了双轴受试验研究，并分析了强度变化规律，其中素混凝土的强度变化较接近于Ｋｕｐｆｅｒ的结构。然后从考虑中间主应力影响的双剪应力强度理论出发，根据本文和其它文献的试验结果，建立了适合于钢纤维混凝土的双轴破坏准则。     

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.     

轻骨料混凝土破坏准则研究进展

结合轻骨料混凝土的破坏特征,从四参数、统一强度理论、椭圆曲线、蛋形破坏面模型四方面,阐述了轻骨料混凝土的破坏准则,为今后进一步研究轻骨料混凝土提供了参考依据。     

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。     

拉-压应力混凝土梁试验程序分析研究

对拉—压预应力混凝土梁模型梁进行了试验研究,测出了梁受荷载后的挠度;以截面内力平衡方程和截面曲率协调关系,对拉-压预应力混凝土梁进行加载的全过程非线性分析,编制P-f的计算程序,电算结果与试验结果吻合较好;应用ANSYS程序对梁的整体进行数值分析。结果说明,拉-压预应力混凝土梁的弹性性能比较优越;预压钢管端部混凝土出现应力集中;预压钢管的预压控制应力取值在0.5倍的钢管强度标准值左右时,能很好地发挥结构性能的优势。     

定侧压下大骨料混凝土的动态双轴破坏准则研究

利用静、动三轴试验机对定侧压下的大骨料混凝土施加动态双轴压荷载,研究不同的侧压力和应变率(应变率为10~(-5)～10~(-2)/s)对大骨料混凝土的受力性能影响。在主应力和八面体应力空间,建立了在不同应变率下大骨料混凝土的双轴破坏准则。试验表明:应变率没有改变材料的破坏形态,大骨料混凝土在动态双轴压荷载下主要为层状劈裂破坏。随着应变率的提高,大骨料混凝土试件表面有更多的骨料破坏,同时断面趋于平整。大骨料混凝土的动态强度随着应变率的增加而增加,随着侧压力大致呈抛物线型变化,且均在侧压力为0.50f_c时达到最大值。     

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.     

再生混凝土压-剪应力下受力性能与破坏准则

为了研究再生混凝土在压剪复合受力下的力学性能,利用真三轴试验机对30组再生混凝土立方体试件分别进行了直接剪切和压剪性能试验,对比了试件破坏形态的差异,分析了再生粗骨料取代率、水灰比及压应力比对剪切强度的影响,选用不同破坏准则对压剪复合作用下的强度进行了分析。结果表明：再生混凝土直剪及压剪复合受力破坏形态与普通混凝土相似,直剪强度随再生粗骨料取代率增大而减小,随水灰比增大而减小;压剪复合受力状态下,再生混凝土的极限剪应力随着压应力比的增大呈增幅逐渐减小的增大趋势;通过方差计算,定量分析了压应力比和再生粗骨料取代率两个因素对压剪复合应力下再生混凝土立方体试件剪切强度的影响程度,发现压应力比对剪切强度的影响更明显。选用不同强度准则对试验数据进行分析,得出基于八面体应力空间的破坏准则与试验结果吻合程度最高,且随着再生粗骨料取代率的增加,该准则的精度也逐渐提高。     

水泥砂浆复合受力破坏准则的试验研究

参考常用的混凝土强度,设计了4种配合比水泥砂浆.采用拉拔测试仪(limpet pull-offtester)测得的水泥砂浆直接拉伸强度大约为其劈裂抗拉强度的60%.采用自行设计的水泥砂浆拉剪、压剪耦合受力装置,测量不同压应力水平下水泥砂浆的抗剪强度.结果表明,当压应力水平大于0.6倍水泥砂浆轴心抗压强度时,其抗剪强度会有不同程度下降.通过数据拟合获得了水泥砂浆复合受力状态下的破坏准则.该准则可以应用于细观力学模型中对混凝土材料破坏过程进行数值模拟;也可作为砌体结构中砂浆的破坏准则.