橡胶集料塑性混凝土的抗压强度特性

采用橡胶集料等质量取代砂的方法,通过均匀试验设计,研究了多种因素影响下的橡胶集料塑性混凝土的抗压强度特性。对试验结果进行二次响应曲面回归分析,得出橡胶集料塑性混凝土抗压强度及弹性模量的回归方程;通过对几种橡胶集料塑性混凝土抗压强度尺寸效应试验结果的分析,探讨了橡胶集料塑性混凝土在自然养护条件下抗压强度的尺寸效应规律。结果表明:橡胶集料掺量、水泥掺量、减水剂掺量及水胶比与橡胶集料塑性混凝土强度及弹性模量之间存在明显的回归关系,且橡胶集料掺量与强度及弹性模量之间是负相关关系;得到了自然养护条件下橡胶集料塑性混凝土立方体边长与强度换算系数及标准棱柱体与标准立方体抗压强度的换算系数。     

基于离散元法的橡胶颗粒沥青混合料细观结构分析

为分析橡胶颗粒沥青混合料的破坏机理及宏观力学性能差异的内在本质,建立离散元模型,首先系统研究间断级配橡胶颗粒沥青混合料、连续级配橡胶颗粒沥青混合料和普通沥青混合料的接触力矢量图、力链网络图及接触力局部放大图,分别得到其内部的强力链、弱力链和变形特点,提出了其承载能力排序和变形能力排序;然后深入研究橡胶颗粒沥青混合料的位移矢量图和黏结接触破坏位置局部放大图,得到橡胶颗粒沥青混合料的破坏机理．结果表明,承载能力由大到小依次为:普通沥青混合料、间断级配橡胶颗粒沥青混合料、连续级配橡胶颗粒沥青混合料;变形能力由小到大依次为:普通沥青混合料、间断级配橡胶颗粒沥青混合料、连续级配橡胶颗粒沥青混合料．     

加载频率变化的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型

试验得出了０Ｃｒ１８Ｎｉ９钢在质量分数为０．１％ＮａＣｌ溶液中４个不同加载频率下的腐蚀疲劳扩展速率，结合试验结果，并采用数学分析方法，给了了环境加速因子Ｃ（ｆ）的表达式，进而提出了一种腐蚀疲劳裂纹扩展速率的ｄａ／ｄＮ￣（△Ｋ，ｆ）数学计算模型。     

橡胶集料自密实混凝土的统计损伤本构关系

为研究橡胶集料对橡胶集料自密实混凝土（RSCC）力学性能的影响,并建立相应的本构预测模型,对RSCC进行了压缩应力-应变试验,试验结果表明：随着橡胶掺量的增加,RSCC的抗压强度降低,变形能力增强,韧性增大。根据RSCC的微元强度服从随机分布的特点,以米塞斯强度准则定义RSCC的微元强度,以对数正态分布表征RSCC的微元强度的分布模型,并考虑模型参数与橡胶掺量的关系,建立了以橡胶掺量为变化因素的RSCC的统计损伤本构关系,拟合效果十分理想,拟合曲线与试验曲线的相关系数随橡胶掺量的增加而增大,最大值为0.9891,该模型形式简单,参数少且计算简便,能够有效体现RSCC在不同橡胶掺量下的韧脆性转化特征。最后研究了RSCC的损伤演化过程,随着应变的增加,RSCC的损伤演化曲线呈S形,单调递增,终值趋近于1,橡胶掺量的增加延缓了RSCC初始损伤的发展;损伤的发展速率随应变的增加先增大后减小,在峰值应变附近达到最大值,橡胶掺量的变化对损伤发展速率的最大值没有影响。     

橡胶集料混凝土梁截面延性分析

橡胶集料混凝土（CRC）是一种把橡胶颗粒掺入水泥混凝土中而制成的新型混凝土材料,具有弹性模量低、变形大、高阻尼、能量耗散多和抗裂性好等优点,尤其是其变形能力大大优于普通混凝土．针对这一特点,对双筋矩形截面的橡胶集料钢筋混凝土梁进行了延性分析,推导出曲率延性系数的计算公式,并分析了影响其延性特性的影响因素．计算结果表明,橡胶集料钢筋混凝土梁的截面曲率延性系数明显高于普通钢筋混凝土梁的,它具有良好的延性,将其应用于工程结构中,有利于提高结构的抗震性能．     

橡胶集料混凝土抗弯冲击性能试验研究

为探讨橡胶集料混凝土(crumb rubber concrete,CRC)的抗弯冲击性能,选取了2种不同粒径的橡胶颗粒制备了CRC,并选用3种界面改性剂对橡胶集料进行预处理,考察上述因素对CRC抗弯冲击性能的影响.结果表明:掺入2种橡胶集料均可以改善混凝土的冲击延性指标,并且掺入粗粒橡胶集料对提高CRC的初裂、破坏冲击次数效果更佳,对橡胶集料进行界面改性预处理大大改善了CRC的抗弯冲击性能.     

沥青路面现场压实细观特性分析

为研究沥青路面现场压实细观特性,基于离散元PFC3D(particle flow code in 3-dimensions)根据均布荷载-时间等效原则建立了考虑集料形态特征和温度影响的三维沥青路面压实模型,通过动态模量试验利用时间-温度等效原理确定了热态沥青混合料的细观参数,分析压实过程中路面厚度、集料运动、接触力及能量演化机制等.结果表明:沥青路面位移表现出非连续和不对称性,集料的运动位移、应力与压实荷位及其方向有关;压实区域与非压实区域集料的运动规律不同,在压实区域与非压实区域的过渡带集料运动方向形成了类似"涡流"状结构;压实区域材料内部以接触压力为主;外力做功和应变能在压实初期增加速率较大,后期逐渐变小;动能在初始阶段因压实应力未稳定导致集料运动速度较大发生异常,当进入稳定阶段后,动能减小.该研究结果与前期成果基本一致,表明采用离散元法建立的路面压实模型分析沥青路面压实过程的细观行为是合理可行的,离散元法是研究沥青路面细观特征的重要工具.     

加载速率对钢筋混凝土结构损伤的影响

目的 为探讨钢筋混凝土结构的动态损伤特性,进一步研究钢筋混凝土高层建筑结构连续倒塌破坏机理.方法 在钢筋混凝土梁柱构件动力特性试验基础上,分析钢筋混凝土梁柱构件的损伤,分别提出考虑加载速率影响的梁、柱构件的损伤演化方程,介绍一种改进的考虑加载速率影响的构件恢复力模型,并对一座6层3跨的钢筋混凝土框架结构模型进行地震作用下动态模拟,分析结构中主要构件的应变、应变率和损伤随时间的变化.结果 通过与试验结果对比,验证了笔者提出模型的有效性.通过数值模拟,得到梁的损伤值为0.06,柱的损伤值为0.17.结论 构件的损伤发展规律相近,且在地震动加速度峰值附近损伤迅速发展;柱的损伤大于梁的损伤.笔者提出的损伤模型能有效地模拟钢筋混凝土结构的损伤特性.     

循环加载强化作用对花岗岩细观破坏影响的离散元研究

基于室内单轴压缩试验结果,采用离散元方法建立等效晶质模型（GBM）. 根据室内循环加卸载试验结果改进GBM模型晶内、晶间接触模型,建立能够准确表征循环加载强化作用的GBM强化模型,借此GBM强化模型揭示循环加载强化作用对花岗岩单轴压缩过程细观破坏的影响机制. 结果表明,在峰前应力阶段,自锁效应造成的应力分布不同,导致晶内/晶间接触出现以张拉为主的裂纹,石英、长石依次成为承载主体;在峰后应力阶段,前期强化作用所积蓄的剪切能量得到释放,导致长石出现密集的晶内裂纹,是试块失稳的主要标志;长石周边矿物差异性失效引起长石矿物破坏路径改变,造成试块峰值应力随强化系数增大呈现波动性增长. 构建的GBM强化模型为研究循环加载强化作用对脆性岩石不同加载路径细观破坏机制提供新方法.     

循环荷载下橡胶混凝土的断裂特性

为了研究循环荷载下橡胶掺量对混凝土断裂力学性能的影响,对5种不同橡胶掺量(0、5%、10%、15%、20%)的带缺口混凝土梁分别开展了单调和循环加载断裂试验。根据断裂试验获得的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线计算了橡胶混凝土的断裂能和耗散能,结合典型橡胶混凝土试件的破坏形态,综合分析了加载工况及橡胶颗粒掺量对混凝土断裂力学性能及能量耗散的影响规律。结果表明:随着橡胶掺量的增加,橡胶混凝土强度和弹性模量逐渐降低,而断裂能值逐渐增大。在循环加载工况下,混凝土耗散能随循环加载过程的持续逐渐累积过程与裂缝口张开位移的累积过程类似,损伤破坏过程呈现"三阶段"特征。总耗散能随橡胶掺量增加而增加,但始终不超过其断裂能。     

再生集料混凝土钢筋锈蚀速率时变规律研究

在相同人工气候条件下,研究再生集料混凝土（取代率为50%）与普通混凝土内部钢筋锈蚀速率的时变情况,得出再生混凝土钢筋锈蚀速率时变规律,分析其机理.并探讨了掺加粉煤灰对于再生混凝土和普通混凝土内钢筋锈蚀速率时变规律的影响.     

加载速率效应下深部砂岩的力学特性（英文）

煤矿工作面推进速度对煤体前方支承压力波动频率有显著影响,且与煤岩力学试验中轴向加载速率的变化有一定的相关性。为此,采用2000 k N三轴试验机和PCI-2声发射测试系统,对深部砂岩进行了0.05,0.1,0.15,0.25和0.5 MPa/s五种不同加载速率下的单轴压缩试验,进而研究加载速率对深层砂岩力学特性的影响。结果表明：1)深部砂岩的峰值强度和弹性模量均随加载速率的增大而增大;2)随着加载速率的增大,深部砂岩由塑-弹-塑性体向塑-弹性体转变,破坏模式逐渐由I类型向III类型转变;3)总输入应变能、弹性应变能、耗散应变能均随着加载速率的增大而增大;4)损伤变量随时间的延长呈现出倒“S”型演化特征,且随着加载速率的增大,深部砂岩的损伤程度加剧。上述所得结论可为深部工程围岩稳定性控制提供理论依据。     

橡胶集料混凝土物理力学性能研究

为了探讨橡胶集料混凝土的物理力学及收缩性能,寻求改善橡胶集料混凝土强度的方法,采用常规的普通混凝土物理性能实验方法研究了橡胶掺量对混凝土强度的影响,比较了不同橡胶集料混凝土的收缩情况,考察了可再分散胶粉对混凝土性能的影响.结果表明掺入橡胶的水泥混凝土强度降低,收缩量较大,可再分散胶粉有利于提高混凝土的抗折和劈裂强度.     

碾压混凝土试件细观损伤断裂的强度与尺寸效应分析

为了实现碾压混凝土试件强度性能的仿真计算分析 ,在细观层次上将试件看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆、粗骨料、二者之间的粘结带及水泥砂浆中间层面形成的非均质复合材料 ,以随机骨料模型代表碾压混凝土的细观结构 ,应用非线性有限元法 ,模拟试件的细观损伤断裂 ,从而求得其宏观力学强度 ,据此可解释试件的尺寸效应 .计算结果表明 ,试件的单轴抗压强度及劈裂抗拉强度与试验结果较为吻合 ,试件的尺寸效应符合一般规律 ,该方法为碾压混凝土试件强度性能的数值模拟提供了一种新的技术途径 .     

胶结充填体力学特性的加载速率效应试验

为探究胶结充填体在不同加载速率状态下的力学参数变化规律及其破坏模式,采用数显式压力机分别对2.0、4.0、6.0、8.0 mm/min这4种加载速率下的胶结充填体开展单轴压缩试验.试验结果表明:在2.0~8.0 mm/min加载速率范围内,加载速率对于胶结充填体的抗压强度值和割线模量均具有明显的强化效应,且峰值抗压强度值和割线模量随加载速率增大而增大.峰值抗压强度与加载速率呈多项式函数规律,而割线模量与加载速率则呈指数函数分布规律.且随着加载速率增大,胶结充填体试件破坏形式表现为拉剪混合破坏向单一剪切破坏形式逐渐转化.研究结果揭示了胶结充填体的力学特性加载速率效应,为研究充填体破坏机制提供一定的参考依据.     

基于细观力学模型的混凝土温度裂缝研究

建立了混凝土的细观力学模型,考虑骨料、砂浆和界面的3相组成,利用Weibull概率分布对各相材料的力学参数进行随机赋值,体现出材料的细观特征和不均质特性.基于混凝土弹脆性损伤模型,对混凝土开裂进行数值模拟,以单轴压缩和3点弯曲梁实验对该方法进行了验证,同时提出了通过宏观性质演算细观参数的方法,最后,模拟了寒潮工况下早龄期混凝土在不同保温条件下的开裂.结果表明:该方法能较好地模拟混凝土材料中微裂纹的萌发和扩展,能较好地反应混凝土材料在温度荷载下开裂的全过程.     

基于CT技术的混凝土冻融环境下细观损伤机理的试验研究

应用CT技术对冻融环境下的混凝土破损全过程进行了追踪,获得了不同冻融循环次数下混凝土细观结构变化特征.运用图像处理技术初步分析了冻融环境下混凝土细观损伤扩展的演化过程;并以图像中CT均值的变化为基础,建立了基于细观统计力学的损伤变量与冻融循环的关系曲线,以此对冻融循环条件下混凝土细观结构的损伤演化规律及破损机理进行了定量研究.结果表明:试样内部CT均值以及损伤变量的变化趋势表征了经过冻融循环后混凝土材料从初始细观损伤到表现出宏观力学性能劣化的全过程,为从细观试验角度解释混凝土在冻融环境下的宏观变化规律提供了一种可行的方法.     

基于颗粒流的矽卡岩静态加载速率效应研究

采用颗粒流离散元软件PFC2D,通过Fish语言编写程序,模拟了矽卡岩岩样3级不同加载速率下的室内单轴压缩试验,并分析了其静态加载速率效应。模拟结果表明:模拟得到的岩样破裂形态、应力-应变曲线、峰值强度变化等与试验结果较为吻合;加载速率增大,峰值强度及其对应的应变增大,且在10-2数量级内增幅明显,峰后变形能力减弱,弹性模量、泊松比基本不变;加载速率增大,临界扩容应力和扩容点对应应变增大,扩容曲线软化段都很平缓,体积膨胀急剧;岩样主要破坏形态为剪切破坏,且随着加载速率增加,由单一剪切破裂过渡到共轭剪切破裂,更易形成锥形破坏。研究结果可为相关岩体的室内试验及岩土工程的稳定性评价提供参考。     

混凝土破坏的断裂与损伤耦合分析

目的 应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法分析混凝土破坏的问题．方法 以三点弯曲混凝土梁为例，应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法从理论上确定初始损伤区与断裂区，然后用损伤力学的方法、数值模拟混凝土梁的破坏过程．结果 确定了三点弯曲混凝土梁的损伤区和断裂区尺寸，应用西多霍夫损伤模型和断裂力学的耦合分析方法数值模拟了混凝土三点弯曲梁的破坏过程，发现裂纹是带着损伤区向前扩展的．结论 笔者提出的方法是合理的便于工程应用的模拟混凝土裂纹扩展过程的方法。     

加载速率对煤岩损伤及声发射特征影响的数值模拟研究

为研究加载速率对煤岩损伤及声发射特征的影响,利用RFPA2D数值模拟软件,以加载速率0.001,0.003,0.005 mm/步对煤岩试样进行数值模拟试验。结果表明,加载速率对煤岩的损伤特征和声发射特征都具有一定的影响。随着加载速率的增加,宏观损伤出现的时间逐渐减小,呈现负相关性;不同加载速率下煤样破裂过程中的声发射峰值计数和峰值能量随着加载速率的增加逐渐增大,呈现正相关关系;不同加载速率下煤样破裂过程中的声发射累计计数和累计能量随着加载速率的增加逐渐减小,呈现出负相关关系。