高温后钢纤维混凝土压-剪复合受力研究

为研究高温后钢纤维混凝土压剪复合受力下的力学性能,以压应力比和温度作为参数,对20组钢纤维混凝土分别开展直剪试验和压剪试验,对比分析不同试件的破坏形态,探究了温度和压应力比对剪切强度的影响,并基于3种理论建立了高温后钢纤维混凝土压剪复合应力状态下的破坏准则。结果表明压剪复合受力状态下,混凝土剪切强度主要由接触摩阻力贡献,钢纤维混凝土峰值剪切强度随压应力比增大而增大,随温度升高而降低;随着压应力增大,剪切面上摩阻系数降低,峰值剪切强度增长幅度降低。依据试验数据,对比基于不同理论所建立的高温后钢纤维混凝土压剪破坏准则,考虑精确度和适用性,基于应力不变理论建立的破坏准则效果最好。     

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。     

压剪共同作用下混凝土的动态力学性能研究

为了研究混凝土在压剪复合状态下的动态力学性能,采用大型多功能动静力三轴仪进行了5种不同应变速率和5种不同法向应力下的压剪复合受力状态的剪切试验。分析其剪切强度变化规律,构建了基于八面体应力空间二次形式破环准则,转换为正应力与剪应力表示的压剪破环准则形式。结果表明,随着应变速率增加,混凝土的抗剪强度呈增大趋势,而随法向应力的增加,混凝土抗剪强度则呈现出先增大后减小的趋势;基于八面体应力空间二次形式破环准则,建立了考虑速率效应的混凝土压剪破环准则,通过试验数据对比得出该破环准则与试验数据吻合较好。     

混凝土砌块砌体剪压作用下抗剪强度公式研究

通过对主拉应力破坏理论和库仑破坏理论及墙体抗剪时的三种破坏形态的分析,研究了混凝土砌块砌体在剪压复合受力下抗剪强度计算方法,建立了混凝土砌块砌体抗剪强度公式.     

混凝土多孔砖砌体材料抗剪性能试验研究

通过试验,系统研究了混凝土多孔砖的抗剪性能,提出了混凝土多孔砖砌体材料抗剪强度的计算方法,给出了灰缝的剪应力-剪应变本构关系计算模型,为制定<混凝土砖建筑技术规范>(CECS257:2009)提供了支持.结果表明:混凝土多孔砖砌体的抗剪强度大于同等级下普通砖砌体;抗剪强度随块型的不同而有少许差别;有初始压应力混凝土多孔砖砌体的抗剪强度较无初始压应力的小;有加载历史砖砌体的抗剪强度较无加载历史的大;压-剪复合作用下混凝土多孔砖砌体抗剪强度在一定范围内符合Mohr-Coulomb准则;灰缝剪应力-剪应变曲线的初始斜率较大,当接近破坏应力时,应变迅速增大,曲线接近水平.     

高应力状态砂土界面抗剪强度的试验研究

通过在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上所进行的直接剪切试验研究表明高应力作用下砂-砂、混凝土-砂的抗剪峰值强度与正应力、残余强度与正应力之间的关系,符合库伦强度准则(高应力作用下混凝土-砂的剪切特性呈现出软化现象,混凝土-砂的剪切特性呈现出硬化现象.基底对砂土的抗剪峰值强度准则影响较小,但对抗剪残余强度准则影响较大,界面残余抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关,法向应力较低时剪切破坏发生在砂土中,法向应力较高时剪切破坏发生在界面上).     

砌体在剪-压作用下抗剪强度研究

本文研究砌体在剪-压复合受力下的破坏准则和砌体静力抗剪强度与抗震抗剪强度的计算方法。根据最小耗能原理和正交各向异性材料的破坏准则,确立了砌体在剪-压作用下的相关关系式,该式与试验结果吻合较好,能完整地表达剪摩、剪压和斜压三种破坏形态。在此基础上,通过较大量的试验结果的拟合,且保持与现行结构设计规范有相同的可靠度,建立了砌体静力抗剪强度和抗震抗剪强度计算公式,式中统一采用轴压比作为主要变量来表达,并使《砌体结构设计规范》(GB50003—2001)与《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)在确定砌体抗剪强度时采用一致的方法。通过算例分析,本文公式计算值与该二种规范的取值相当吻合。本文方法可供设计和修订规范时参考。     

既有无筋砌体抗剪强度的试验研究

对11个双剪模型试件进行了抗剪试验,测得了剪应力随正应力的变化规律,分析了不同的法向压应力对既有无筋砌体抗剪破坏形态及抗剪强度的影响,研究结果表明法向压应力是其重要的影响因素.     

高应力作用界面剪切性质的试验研究

通过在DRS-1型微机高压直残剪试验系统上所进行的不同土质与不同基底的界面剪切特性试验研究表明：高应力作用下不同结构接触面的峰值强度、残余强度与正应力之间符合库伦强度准则：基底性质对标准砂的抗剪峰值强度准则影响较小，但对其抗剪残余强度准则影响较大：混凝土界面下残余抗剪强度准则的选择与法向应力的大小有关，法向应力较低时剪切破坏发生在砂土中，法向应力较高时剪切破坏发生在界面上，而对于其他基底的剪切破坏始终发生在界面上：标准砂在剪切过程中的体积应变-剪切位移关系，呈现出应变硬化现象整体符合双曲线模型，表现为剪缩性。试验数据的直观分析和方差分析表明：对于残余强度和初始剪切刚度，法向应力是第一影响因素，其次是土体的性质，第三是界面的基底性质，剪切速率的影响最小。     

剪-压作用下陶粒混凝土砌块砌体抗剪强度的试验研究

以砂浆强度等级和轴压比为变化参数,进行了180个陶粒混凝土砌块砌体试件的抗剪强度试验.基于Hoffman强度准则推得剪-压作用下陶粒混凝土砌块砌体抗剪强度平均值的理论计算公式,并根据试验结果对抗剪强度平均值的理论计算公式进行修正.最后按照与规范可靠度水准相协调的原则,由修正后的抗剪强度平均值计算公式推得剪-压作用下陶粒混凝土砌块砌体抗剪强度的设计值计算公式.     

大型斜面剪切仪的研制和试验

位于垃圾填埋场斜坡上的衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切状态与底坡上衬垫结构的不同,为了模拟斜坡上衬垫结构间剪切特性,研制了斜面剪切仪。通过对标准砂和黏土的大型斜面和普通直剪剪切试验,发现两种试验得到的标准砂和黏土剪切应力位移特性基本相同,强度指标也相同。在此基础上,进行了光面HDPE土工膜与黏土复合衬垫界面斜面剪切试验,得到的剪应力与正应力比-位移曲线均有峰值和峰值后的软化现象。斜面剪切试验的特点是能够得到剪切面上法向应力和剪切应力同时增加的变化规律,可以揭示更详细的剪切特征,这有利于分析剪切过程中剪切面上法向应力和剪切应力的特性,如剪切面上法向应力和剪切应力变化规律以及剪切面上法向应力和剪切应力比的变化规律。     

节理剪切试验及其表面形貌特征变化分析

 节理表面形貌是影响节理抗剪强度的重要因素之一。采用试验方法研究岩石节理表面形貌与其抗剪强度之间的关系;运用RYL–600岩石剪切流变仪对天然岩石节理在不同法向应力下进行剪切试验,得到不同法向应力下节理的抗剪强度曲线,并运用TALYSURF CLI 2000扫描仪将节理表面在每次剪切前后进行高精度激光扫描测试,得到岩石节理表面的三维扫描图。分析节理在不同法向应力作用下的抗剪强度与节理表面形貌变化的关系,计算岩石节理表面轮廓平均角的加权平均值 ,发现随着法向应力的增加,节理峰值抗剪强度增加,随着剪切次数增加, 呈减小趋势。说明节理的抗剪强度与法向应力和节理表面形貌特征参数 有关。     

循环荷载作用下脆性材料剪切性能试验研究

在自制的MTS振动台试验设备上对混凝土、岩石类脆性材料（砂浆材料）进行静力和动力剪切试验,试验结果表明,（1）动力荷载情况下位移-剪力包络线形状同静力荷载情况下曲线破坏形状相似,均可划分为相同的4个阶段;（2）在相同垂直压力作用下试件的动力抗剪强度与静力抗剪强度相比有明显的增大趋势,强度较低的试件强度增加较大;（3）在相同频率情况下,随着垂直压力的增大,峰值剪切强度、残余抗剪强度随之增大;（4）静力荷载情况下其破坏处水平位移要大于动力荷载情况下破坏处的水平位移,其他条件相同时破坏处水平位移值随峰值抗剪强度的增大而增大;（5）剪切过程中有明显的剪胀现象出现。最后根据试件的破坏形状,初步分析混凝土、岩石类脆性材料的动静态剪切特性的机制。     

两种介质接触面剪切力学性能的试验研究

采用直剪试验研究一体两介质和两体两介质接触界面力学性能的影响,以砂浆和混凝土构造宽度方向一致不同形状因子λ的不规则接触面,用以模拟工程体和地质体的相互作用。根据直剪试验,分析了一体两介质试件和两体两介质试件的破坏状态及应力–位移曲线,得到结论:界面黏结力和正应力对两介质接触面的力学性能有很大影响;形状因子λ在中低等法向力下对于两体两介质接触面的剪切力学性能有着重要的影响,在高法向应力下接触面的剪切力学性能则由弱介质的强度等因素决定;由于破坏的状态和受力的方式不同,在中低等法向力下,一体两介质的峰值抗剪强度大于两体两介质的峰值抗剪强度;在高法向应力下,恰恰相反。     

循环剪切荷载作用下岩石节理强度劣化规律试验模拟研究

 采用水泥砂浆为相似材料,制备5种起伏角度、3种岩壁强度的锯齿型节理试样。利用自行研制的节理循环剪切试验机,对制备的节理试样进行4种法向应力下的循环剪切试验。根据循环剪切试验过程和试验曲线,分析单个剪切循环中应力–位移曲线的峰值强度特点,以 来表示节理在第n个剪切循环中的峰值剪切强度;并进一步定义 = / 为剪切强度比,来表征节理在循环剪切荷载作用下经历一定剪切循环后峰值强度的劣化程度。基于多种条件下的节理循环剪切试验结果和定义的指标,分析峰值剪切强度 随循环剪切周期N的变化规律;并通过对比不同工况的试验结果,分析起伏角度、法向应力、岩壁强度对循环剪切荷载作用下节理强度劣化规律的影响。     

压力型锚索承载板前砂浆体破坏机制试验研究

压力型锚索承载板前砂浆体抗压承载力是影响压力型锚索整体有效性的重要因素之一。为了研究砂浆体的强度,设计了一个自适应多向应力加载装置,在单向试验机上按实际受力条件模拟了锚固砂浆体的受压破坏过程。带孔圆柱形砂浆体的配合比、尺寸和开孔基本按实际条件制作,根据相关理论和试验研究,确定了试件侧表面上正应力和剪应力的取值范围,以此为依据对受压试件施加侧向正应力和剪应力,得到了多组试件的抗压强度和应力应变关系,分析了试件的破坏形态。试验结果表明,砂浆体在侧向压力和表面剪应力共同作用下,其受力情况比单轴条件下更好,抗压强度有明显提高,提出了经验公式用于计算这种有利作用。公式的预测结果与现场试验结果进行了对比,提出了岩石强度与侧向压力对应关系的建议。     

不同接触状态下粗糙节理剪切强度性质的颗粒流数值模拟和试验验证

节理表面形貌和接触状态对节理剪切力学性质有重要的影响。用砂浆材料的单轴压缩试验和光滑节理直剪试验得到材料和光滑节理的宏观力学性质参数,对颗粒流数值模拟的节理细观力学性质参数进行标定。用颗粒流离散元数值软件(PFC2D)构建人工粗糙节理表面形貌,对不同表面形貌的节理在不同接触状态下的剪切强度性质进行颗粒流直剪数值模拟试验,获得其峰值剪切强度。同时进行人工材料节理直剪试验,与颗粒流直剪数值模拟试验结果进行对比分析,数值试验与直剪试验结果吻合较好,验证了颗粒流直剪数值模拟试验与直剪试验具有同等的精度,可以作为各种表面形貌的节理在不同法向应力水平下抗剪强度研究的一种补充方法,以解决节理直剪试验中表面形貌损失对其剪切强度的影响,也可以在少量节理直剪试验的基础上,预估相同形貌的节理在不同接触状态下的剪切强度性质,同时还可以在现场测定不同粗糙度的节理表面形貌,预估其在不同接触状态、不同法向应力下的剪切力学性质。从而解决节理直剪试验中在相同形貌节理试件取样和制备困难的问题,且具有经济、方便、快捷、可重复性强等特点。     

石墙灰缝抗震性能与受力机理试验研究

为研究条石砌筑石墙灰缝在地震作用下的破坏机理和变形特征,开展了27个石墙灰缝试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能试验。主要研究参数包括竖向压应力水平和砂浆强度。基于试验结果,分析了石墙灰缝在模拟地震作用下的破坏特征、变形特征、滞回性能和受力机理等。研究结果表明,试件均发生灰缝剪切滑移破坏,整个破坏过程经历了弹性、裂缝发展、强度退化和摩擦滑移四个受力阶段。在循环往复荷载作用下,随着灰缝中砂浆的破坏和石垫片的碾压破碎,灰缝发生明显的竖向压缩变形。灰缝的竖向变形幅值随着竖向压应力、水平位移幅值和往复循环次数的增加而增大。所有试件的滞回曲线均呈饱满的矩形,表现出灰缝破坏过程具有良好的耗能性能。随竖向压应力水平和砂浆强度的提高,灰缝抗剪强度和总耗能量均有所增加。最后,提出干砌甩浆砌筑石墙灰缝在往复荷载作用下的抗剪强度计算公式。研究结果可为石墙灰缝精细化力学计算模型的建立和石结构地震反应分析提供参考。     

Experimental and numerical investigation of masonry under three-point bending (in-plane)

The aim of this study is to investigate the failure and post-peak behaviour of masonry panels with low bond strength mortar under three-point bending (TPB) both experimentally and numerically. Full-scale masonry panels with two different mortar strengths were tested under TPB. The material parameters were obtained from compression, TPB and shear tests on bricks and brick–mortar interfaces. The experimental results are detailed. Adopted for the numerical study was a micro-model finite element formulation in which masonry is modelled using expanded brick units with zero thickness brick–mortar interfaces. The simulation of the masonry TPB tests compared well with the experimental results. Investigations were the crack propagation through the masonry and the effects of dilatancy on the post peak response.     

CFRP加固混凝土梁微观界面性能分析

通过对CFRP加固混凝土梁建立宏、微观有限元界面分析模型,分析了界面端部附近砂浆、胶层及碳纤维布材料在不同载荷下关键应力的分布情况.结果表明在界面端部附近砂浆容易出现裂纹,随着载荷的增大,最终可能产生混凝土剥离破坏.而在界面端部附近胶层剪应力与正应力出现极大值,在该处容易发生面内剥离破坏.