自然状态和饱和水状态混凝土峰值应力、峰值应变及弹性模量的对比分析

为了研究湿态混凝土的力学性能,对不同应变速率(10-5、5×10-5、10-4s-1)、不同围压(0、4、8 MPa)下自然湿度和水饱和混凝土做了常三轴压缩试验,并对比分析了两种湿度混凝土在三轴试验下的峰值应力、峰值应变及弹性模量的变化情况。结果表明,在相同围压、相同应变速率下,水饱和混凝土峰值应力较自然湿度混凝土小,弹性模量较自然湿度混凝土大,两种湿度混凝土峰值应变变化无明显规律。围压对湿态混凝土抗压性能影响大于应变速率对湿态混凝土抗压性能的影响。     

考虑围压的混凝土损伤特性试验研究

为了研究水饱和状态混凝土在不同围压下(0、2、5、10 MPa)的损伤特性,对直径150mm、高300mm的圆柱体混凝土试件进行了三轴压缩试验,并定义损伤变量D,选用Weibull-Lognormal损伤本构模型分析了常三轴下不同水围压对混凝土损伤特性的影响。结果表明,0 MPa饱和水环境与干燥无水压下混凝土的损伤变量走势大致相同;应变为4×10-3时,损伤变化差值达到峰值;应变为7×10-3时,损伤达到同一水平为0.81;应变到达4×10-3之前,损伤变量的增长速率逐渐增大;应变在4×10-3~7×10-3之间时,损伤变量增长速率较大并基本恒定不变;应变超过7×10-3时,损伤变量增长速率逐渐减小。     

循环孔隙水压后的混凝土动态损伤特性研究

利用10MN大型多功能静动力三轴仪对经历不同循环孔隙水压(0、1、3、5、7 MPa)作用后的混凝土进行不同应变速率(10~(-5)、10~(-4)、10~(-3)s~(-1))下的压缩试验,分析其力学特性,并基于改进的能量法损伤表达式研究了不同应变速率对混凝土损伤发展的影响。结果表明,当应变速率较低时,混凝土的峰值应力、峰值应变随循环孔隙水压力值的增大呈减小趋势,损伤曲线比较分散,且增加循环孔隙水压力混凝土损伤将提前;当应变速率较高时,峰值应力、峰值应变呈现不同程度的上升,曲线较为集中,增加循环孔隙水压力使混凝土的损伤发生滞后。     

不同应变速率条件下不同尺寸混凝土单轴试验应力应变分析

针对建筑工程中混凝土单轴抗压速率特性的尺寸效应问题,利用10 MN大型多功能静动力三轴仪做了混凝土材料在不同尺寸(150、300、450mm立方体)和不同应变速率(10-5、10-4、10-3、10-2/s)下的单调压缩试验,分析了不同应变速率、不同试件尺寸下的混凝土峰值应力、应变等变化规律,并在此基础上,运用数学统计理论建立了考虑尺寸效应的混凝土动态本构模型,对模型中相关参数与应变速率的相关性进行了分析。     

双轴受压下混凝土动态力学特性试验研究

为了解双轴受压下混凝土动态力学特性,采用真三轴材料试验机,对边长为300 mm的立方体混凝土试件在应变速率为10-5、10-4、10-3s-1下进行双轴动态受压试验,研究了双轴受压下混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变等力学特性,并与单轴压缩试验进行了比较。结果表明,双轴应力状态下的力学参数与单轴应力状态时相比均有所提高,且双轴受压时混凝土的各项力学参数受侧压力和加载速率的共同影响,并呈现出不同的变化规律。     

不同应变速率条件下不同尺寸混凝土

针对建筑工程中混凝土单轴抗压速率特性的尺寸效应问题,利用10 MN大型多功能静动力三轴仪做了混凝土材料在不同尺寸（150、300、450 mm立方体）和不同应变速率（10-5、10-4、10-3、10-2/s）下的单调压缩试验,分析了不同应变速率、不同试件尺寸下的混凝土峰值应力、应变等变化规律,并在此基础上,运用数学统计理论建立了考虑尺寸效应的混凝土动态本构模型,对模型中相关参数与应变速率的相关性进行了分析。     

冻融劣化与荷载预损伤对混凝土应变率效应的影响分析

利用10MN多功能三轴仪和TR-TSDRSL冻融仪,对历经不同冻融循环后混凝土进行一定幅值的加载历史后,按照不同加载速率单调加载直至破坏,开展了冻融劣化混凝土单调荷载历史后的单轴试验。试验结果表明,冻融劣化混凝土预加载历史与峰值应变和残余变形皆呈一次线性关系,同干燥状态下混凝土预加载历史和峰值应变的关系相同;随应变速率和预加载历史的提高,冻融劣化混凝土弹性模量单调增大,预加载历史的增强作用更明显,两类变化均存在明显的阈值;分析了混凝土的破坏形态与破坏机理,冻融劣化混凝土加载过程存在一个"压密"过程,应力应变全曲线在峰值应力处存在"应力平台",冻融次数越大,"应力平台"持续应变越长。     

不同应变速率及侧压力下混凝土破碎率的变化规律分析

对边长为300mm的立方体混凝土试件进行了三种应变速率(10-5、10-4、10-3/s)和三种侧压力(0、0.06fc、0.18fc)下的双轴压缩试验,采用标准筛对试验完成后的混凝土碎块进行筛分、称量,并定义某粒径范围的碎块质量与混凝土总质量的比值为混凝土在该粒径范围的破碎率φk,进而分析了不同应变速率、侧压力对混凝土破碎率的影响,获得了混凝土破碎率的变化规律,为分析混凝土破碎机理提供了新的思路。     

循环荷载作用下冻融劣化混凝土能量耗散规律及破坏形态分析

为研究冻融劣化混凝土在循环荷载作用下的能量耗散规律及其破坏形态,对强度等级为C30的混凝土立方体(300mm×300mm×300mm)试件进行压缩试验。结果表明,当冻融循环次数不超过10次时,混凝土应力—应变曲线的外包络线呈两段式。当冻融循环次数超过10次时,包络曲线的应力与应变呈现出非线性增长,且这种非线性增长关系随冻融循环次数的增加而趋于明显;当冻融循环次数由10次逐渐增加至35次时,冻融劣化混凝土的破坏形态由剪压破坏逐渐向轴压破坏转变;冻融劣化混凝土试件在循环加卸载过程中耗散能、弹性应变能、塑性应变能的释放规律一致,都经历了前期能量释放缓慢,中期能量释放迅速,后期能量释放趋于平缓的变化阶段。研究成果可为严寒地区的混凝土构件设计及工程实践提供指导。     

动态三轴压缩下混凝土的能量演化规律

为探究复杂应力状态下混凝土变形破坏过程中的能量演化规律、揭示混凝土变形破坏的本质特征，利用静动力三轴仪进行不同应变速率(10^-5、10^-4、10^-3、10^-2/s)与不同侧向围压下(4.5、6.0、9.0、12.0 MPa)的混凝土三轴动态力学试验，研究了动态三轴压缩下混凝土的总能量密度、弹性应变能密度和耗散能密度随轴向应变的演化规律，进一步分析了应变速率和侧向围压对混凝土能量演化规律的影响。结果表明，随轴向变形的增加，混凝土的总能量密度和耗散能密度呈非线性增加，弹性应变能密度先增大后减小。应变速率和侧向围压的增大均提高了混凝土的单位储能极限，且混凝土的储能极限表现出较强的速率敏感性；储能极限与侧向围压近似呈线性关系；随侧向围压的增大，混凝土储能极限的速率敏感性呈降低趋势。     

冻融循环对混凝土静态双轴受压力学特性的影响

对不同冻融劣化程度的混凝土进行了不同侧压(0、0.06f_c、0.12f_c、0.18f_c、0.24f_c,其中f_c为单轴抗压强度)下的静态(应变速率10~(-5)/s)单双轴压缩试验,分析了冻融次数和侧压力大小对混凝土的峰值应力、峰值应变及弹性模量的影响。结果表明,混凝土的单轴和双轴抗压强度均随冻融次数的增加而减小;冻融次数越多,混凝土峰值应力随侧压的增加,其增幅越大;混凝土单轴受压时的峰值应变随冻融次数的增加而增大;相同冻融次数的混凝土,其峰值应变随侧压的增加呈先增大后减小的趋势,冻融次数越多,峰值应变的拐点所对应的侧压越小,侧压对混凝土峰值应变的敏感性受冻融次数的影响越显著;混凝土的弹性模量随冻融次数的增加逐渐减小;混凝土未冻融时,弹性模量随侧压的增加而增大,而冻融劣化的弹性模量随侧压的增加无明显改变。     

湿态混凝土常规三轴压缩试验研究

为了研究水饱和情况下混凝土性能(相比于自然湿度混凝土)的变化情况,对不同应变速率时的自然湿度和水饱和混凝土做了常规三轴应力作用下的抗压试验,得到了不同湿度混凝土的应力应变全曲线,分析了不同湿度混凝土的峰值应力与应变、割线弹性模量,并基于损伤力学研究了混凝土的力学损伤特性。研究结果表明,常规三轴压缩状态下水饱和混凝土相同应变所对应的应力值较自然湿度混凝土小,即相同应变作用下水饱和混凝土较自然湿度混凝土破坏严重,这种状态将一直持续到混凝土破坏为止。     

基于声发射技术的冻融劣化混凝土单双轴动态抗压试验

为研究混凝土材料在冻融循环后单双轴动态抗压时的力学性能,利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪进行单、双轴试验,采用新型动态无损检测声发射技术实时采集声发射数据,分别建立不同加载速率、不同冻融循环次数下的应力和声发射参数与时间的对应关系,分析混凝土在不同工况下内部损伤破坏的过程及规律。结果表明,动态加载速率下,在加载前期无声发射能量信号产生,达到峰值应力附近时能量急剧释放;双轴状态下声发射最大能量滞后效应增大,卸载阶段有声发射能量产生;随着冻融循环次数的增加,损伤演化路径随冻融程度的加深逐渐发生前移。所建立的损伤模型能很好地反映由声发射能量数确定的损伤值D与应力水平V(%)之间的关系。     

基于P-D-ε曲线的混凝土重力坝抗震分析

为分析混凝土重力坝的抗震能力,基于Koyna地震波设置若干地震工况,先利用混凝土塑性损伤模型(CDP模型),基于ABAQUS计算大坝的地震响应,并提取关键区域混凝土的应变时程曲线,再使用基于可靠度的混凝土最大应变与损伤关系曲线(P-D-ε曲线)分析混凝土的损伤程度,进而判断混凝土大坝在不同状态下可承受的峰值加速度。结果表明,在地震输入加速度峰值较小时,坝体会出现局部损伤,但未破坏,当达到较大峰值加速度时,坝颈混凝土破坏,大坝安全性降低。     

外掺MgO混凝土技术在韩江高陂水利枢纽工程中的应用

针对韩江高陂水利枢纽工程采用外掺MgO筑坝技术,研究了外掺MgO水泥砂浆与一级配混凝土压蒸安定性、MgO常态混凝土自生体积变形和坝体混凝土中MgO均匀性、温度与应变。结果表明,在水泥砂浆与一级配混凝土体系中,外掺MgO的极限掺量分别为7.3%和11.5%,以水泥砂浆压蒸试件的MgO极限掺量作为混凝土配合比设计参考;MgO碾压混凝土的自生体积变形随养护温度提高而增大,养护温度相差10℃,外掺MgO常态混凝土自生体积变形增加或减少12.1×10~(-6)～31.1×10~(-6);施工过程的碾压混凝土中MgO的均匀性好,外掺MgO坝体混凝土产生微膨胀补偿混凝土温度应力;控制变态混凝土与碾压混凝土的最高中心温度分别为41.6、33.1℃,应变值分别为60×10~(-6)、20×10~(-6)。研究结果可为外掺MgO碾压混凝土重力坝的温控抗裂措施提供借鉴。     

冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下湿筛混凝土超声波波速与抗压强度的关系

为研究超声波对冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下水工混凝土的检测效果,开展了冻融循环与硫酸盐(5%Na2SO4)侵蚀耦合作用下湿筛混凝土试验,利用超声波检测仪测试分析了波速随冻融循环次数的变化规律及波速与抗压强度之间的关系。结果表明,波速随冻融次数的增加而逐渐减小,尤其是200次以后急剧下降,波速与冻融次数之间呈抛物线关系,并与抗压强度密切相关,可以反映出湿筛混凝土的抗冻性能变化,为运用波速评价冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下湿筛混凝土的损伤性能提供了理论依据。     

冻融劣化后预加载历史对混凝土损伤特性影响

为了研究冻融劣化和荷载预损伤对混凝土动态损伤特性的影响,利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪及TR-TSDRSL冻融仪,对历经不同冻融循环后混凝土进行一定幅值的加载历史后,按照不同应变率单调加载直至破坏,并通过Najar能量法对损伤变量D进行了定义,从弹性模量、应变速率和预加载历史三个因素对试件进行损伤分析。试验结果表明,随应变速率的增加,混凝土强度总体呈线性增长,强度增加比例为40%左右,两者拟合后发现预加载历史对混凝土强度的增幅更敏感;随着预加载历史的增大,混凝土强度呈现出先增大后减小的趋势;弹性模量、应变速率和预加载历史三者之间预加载历史的损伤率敏感性更高。随着预加载历史的增大,正式加载时混凝土的压密阶段提前,损伤快速发展阶段提前。     

不同温度和应变率下水工沥青混凝土细观能量演化研究

为揭示水工沥青混凝土在不同温度和应变率下的细观能量演化规律,基于离散元颗粒流程序(PFC3D),根据试件中骨料级配建立三维细观随机骨料模型,利用该模型对不同温度范围应变率条件下的水工沥青混凝土单轴受压试验进行离散元研究。分析水工沥青混凝土破坏全过程中细观能量演化特征,探讨温度和应变率对应变能和耗散能演化特征的影响,从细观层次研究能量演化的机制。研究结果表明,在破坏过程中粘结应变能和线性应变能随变形增大而增大,摩擦耗散能和阻尼耗散能随变形增大而增大;应变率为10-4s-1时,温度从10℃降低至-20℃,应变能储能极限提高11.46倍,能量耗散量提高6.37倍,温度为0℃时,应变率从10-5s-1提高至10-2s-1,应变能储能极限提高6.37倍,能量耗散量提高3.71倍,应变能和耗散能随温度降低和应变率提高而增大。     

塔筒钢在模拟海洋环境下的慢应变拉伸性能研究

模拟在海洋环境下,采用慢应变速率拉伸试验研究海上风电机组塔筒钢Q345钢在不同应变速率、不同浓度NaCl溶液和不同温度条件下的应力腐蚀行为。实验结果表明:随着拉伸速率的减小,Q345钢在NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性基本呈单调增加的趋势,当拉伸速率为4×10-7s-1时,试样已发生应力腐蚀开裂;环境介质的存在使得该材料的抗拉强度、总应变和断裂能大大降低,且随NaCl溶液浓度的增加,Q345钢的应力腐蚀开裂敏感性增加。温度对材料的应力腐蚀行为的影响较大,随着温度的升高,塑性指标下降明显,敏感性指数增加明显,当温度为50℃时,具有明显的应力腐蚀倾向。     

基于Visual MODFLOW的潍坊市北部地区水资源优化配置

鉴于潍坊市北部地区地下水超采严重,在利用地下水井成井资料分析潍坊市北部地区水文地质条件的基础上,运用地下水数值模拟方法、指标定额法对潍坊市北部地区不同规划水平年的供需水量进行分析预测,进而拟定三种水资源配置方案,对比分析了不同方案下的地下水超采量。结果表明,研究区多年平均地下水补给量为22 323×10~4 m~3,排泄量为27 635×10~4 m~3,地下水系统处于负均衡状态,均衡量为-5 312×10~4 m~3;水资源配置方案Ⅲ在满足水资源供需平衡的同时,地下水超采量由现状年的5 618×10~4 m~3减少到2020、2030年的0m~3,为最佳配置方案。