建筑废弃物堆石混凝土抗压强度的回弹测试试验研究

进行了废弃混凝土浇筑堆石混凝土的试验研究.将废弃混凝土简单破碎成大粒径块体作为再生骨料,再向再生骨料堆积体中浇筑性能优良的自密实混凝土,制备出大尺寸的再生骨料堆石混凝土试件.通过回弹法测其抗压强度,并与预留的自密实混凝土立方体试块抗压强度进行比较.结果表明,自密实混凝土能够均匀地填充废弃混凝土块体形成的空隙;用回弹法可以较准确地检测再生骨料堆石混凝土的抗压强度.将废弃混凝土用于堆石混凝土,可以对大量的废弃混凝土进行有效地再利用.     

应变率对混凝土抗压特性的影响

在MTS伺服疲劳机上对混凝土试件进行动态受压试验，系统地分析和研究了混凝土屈服强度与内变量及混凝土极限抗压强度与内变量变化率之间的关系，混凝土抗压强度与变形特性与应变率之间的关系，试验结果表明：随着塑性应变的增加，混凝土屈服强度增加，达到极限抗压强度后，屈服强度开始降低；随着塑性应变率的增加，混凝土极限抗压强度发生了明显的增加，但随着塑性应变速率的增加，强度的增加值变小；随着应变率的增加，混凝土的弹性模量增加；但混凝土泊松比随着应变率的增加没有明显的改变。     

轻骨料混凝土断裂行为的细观数值模拟

基于细观尺度,将轻骨料混凝土看作由轻骨料、砂浆基质、两者之间的粘结界面层和气泡组成的四相复合材料。采用蒙特卡罗方法,随机生成轻骨料与气泡的位置和大小数据,在有限元计算软件ANSYS中建立二维的轻骨料随机分布数值模型,再将该模型导入ABAQUS中,在任意相连的两单元之间插入零厚度粘结单元,在单轴拉伸和压缩载荷作用下得到轻骨料混凝土数值试件的裂缝扩展路径及破坏形式。结果表明:通过该方法建立的数值模型,可模拟得出轻骨料混凝土试件的裂缝扩展路径,从而有助于在细观尺度上对轻骨料混凝土的力学性能进行深入研究。     

钢纤维混凝土抗压试验及数值模拟

为研究C40钢纤维混凝土的抗压性能,本文制作了5种不同掺量的(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)钢纤维混凝土试块共15块进行静态压力试验,得到不同掺量钢纤维混凝土的立方体抗压强度,并观察其破坏状态。然后运用Abaqus模拟建立了相应的有限元模型,得到相应掺量的Mises应力云图与应力应变曲线。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土的抗压强度显著提高,并在掺量为1.5%时抗压强度最大,但在纤维掺量达到2%时抗压强度降低。因此,钢纤维混凝土的抗压性能受到钢纤维掺量的显著影响,这对于钢纤维混凝土的工程应用具有重要的指导意义。     

混凝土双轴动态试验及其数据处理方法

为研究多种应变速率、不同荷载比例下混凝土强度的变化规律,利用大型混凝土静、动三轴试验系统对混凝土立方体试件进行双向应力状态下的动态试验,在取得的大量试验数据基础上,探讨混凝土动态试验中的数据处理方法.针对混凝土受力状态复杂、其动态强度的影响因素众多等特点,提出利用人工神经网络方法来综合量化多种因素与混凝土动态特性之间的数学关系.通过与传统动态试验数据分析方法进行比较后得出:利用人工神经网络来分析多种因素影响下的混凝土动态特性,是一种简便、适用的新方法,具有良好的应用前景.     

基于PVA纤维混凝土抗压和劈拉强度的研究

为了提高混凝土的劈裂抗拉强度,在混凝土中掺入适量的PVA纤维材料,通过在不同养护龄期和不同掺量的试验发现,掺入PVA纤维使混凝土劈裂抗拉强度有明显提高,但对混凝土的抗压强度影响甚微。     

堆石混凝土技术在梁构件中应用的试验研究

目的为了研究堆石混凝土技术在配筋结构中的应用．方法采用堆石混凝土的设计思想，分别以石块、废弃混凝土块和轻质材料作为大骨料进行配筋混凝土梁的浇筑．分别比较上述3种混凝土梁与自密实混凝土梁在不同破坏形式下的力学性能，对4根受弯梁和4根受剪梁进行试验研究．结果得到各种梁的裂缝发展规律，荷载一挠度曲线及极限承载力等力学性能指标，并进行简单的经济评价；自密实混凝土充填石块或者废弃混凝土块梁的抗弯、抗剪承载力均高于自密实混凝土梁，并且造价低廉；自密实混凝土充填轻质材料梁的抗弯承载力与自密实混凝土梁相近，抗剪承载力有一定程度降低并且降低幅度由轻质材料的堆积率决定．结论自密实混凝土充填石块或者废弃混凝土块梁可替换自密实混凝土梁应用于实际结构中；自密实混凝土充填轻质材料梁可以作为轻质混凝土应用于实际结构中．     

混凝土SHPB试验的数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,运用HJC本构模型,对混凝土试件的SHPB试验进行数值模拟,重构了混凝土在低、中、中高以及高应变率下的应力应变曲线,并且对试件的破坏形态进行了模拟。研究表明,HJC模型可以很好地模拟混凝土材料的力学性能,重构的应力应变曲线在曲线形态和峰值应力上均与SHPB试验拟合良好,数值模拟得到的混凝土的破坏形态也与SHPB试验一致,确定该强度混凝土材料HJC本构模型材料参数的方法具有通用性。     

双轴受压状态下混凝土动态抗压特性试验研究

由于多轴试验装置的高技术性,混凝土在复杂应力状态下的动力研究相对偏少。为研究双轴受压状态下混凝土的动态抗压特性,采用真三轴静动综合加载试验系统,进行了5种双轴受压状态下混凝土立方体试件的冲击压缩试验,分别从应力-应变曲线特征、强度特性和变形特性等方面分析双轴受压状态对混凝土动力响应的影响规律。结果表明：双轴受压状态下,混凝土承受冲击荷载时呈现典型的脆性破坏,应力-应变曲线初期无明显压实挤密阶段;主轴压比一定时,随单侧压比的增大,混凝土的动态抗压强度呈现出先升高后降低的趋势,峰值应变和平均应变率皆呈现出先减小后增大的趋势;双轴受压对混凝土有加固约束作用,因而提高了其动态抗压强度和抗变形能力,主轴压比：单侧压比为0.4：0.4时作用效果最佳。     

次轻混凝土的抗折性能试验研究

本文采用全面试验方法,研究了不同水灰比(0.3、0.35、0.4、0.45)和不同轻骨料掺量(0％、20％、40％ 、60％、80％、100％)对次轻混凝土抗折性能的影响,分析了次轻混凝土抗折峰值应变的影响因素.试验表明水灰比和轻骨料掺量对次轻混凝土的抗折强度有一定影响,其中轻骨料掺量的影响较大;本次试验中,水灰比和轻骨料掺量对抗折峰值应变没有明显影响;讨论了抗折强度与立方体强度之间的关系,并给出了次轻混凝土抗折强度与立方体强度的回归公式.     

基于细观力学的混凝土轴向抗拉性能数值模拟

采用基于伸缩因子的圆形覆盖方法建立更贴近于真实情况的一系列二维随机骨料模型,采用塑性损伤模型系统地对比分析了二维随机骨料模型在不同骨料形状、骨料粒径搭配、初始缺陷、界面层厚度、界面层及砂浆强度等情况下的单轴拉伸性能.结果表明,拉伸破坏首先出现在最为薄弱的界面层;骨料形状的不同对试件拉伸性能影响较大;界面层厚度对混凝土试件脆性有所影响,对其他性能影响较小;相同试件初始缺陷的增加会导致试件弹性模量、极限抗拉强度及峰值拉应变的减小;界面强度与骨料比例、形状、初始缺陷等对混凝土试件拉伸性能影响最大;本方法可有效地模拟混凝土轴向抗拉,揭示混凝土裂纹扩展的方式及过程.     

基于HJC模型的盾构刀具切削混凝土数值模拟

为了揭示盾构刀具切削混凝土材料时的阻力大小及变化规律,研究Holmquist-Johnson-Cook动态本构模型（HJC模型）参数的确定方法,并据此对混凝土受切削破坏过程进行数值模拟. 设计室内混凝土试块切削试验,根据试验结果对HJC模型参数进行修正,进一步计算分析切削速度与切削深度对切削阻力的影响. 研究表明,基于HJC模型的数值计算结果可基本反映盾构刀具切削混凝土的阻力大小及变化规律;刀具在切入混凝土表面时,法向切削阻力的波动幅度较大,在切削接近试块自由面时会出现剩余材料整块脱落、切削力骤降为0的现象,该过程在数值模拟中相对平缓;在相同条件下,率效应参数主要影响法向切削阻力的波动幅度,损伤参数则同时影响法向切削阻力的平均值与波动幅度;法向切削阻力随切削速度呈指数形式增加,随切削深度呈线性增加;HJC模型可反映混凝土压碎破坏与材料应变率间的关系及法向切削阻力随深度的线性叠加效应.     

装配式预制混凝土框架振动台试验数值模拟

在回顾与总结以往装配式预制混凝土框架振动台试验的基础上,采用双线性弹簧单元模拟节点连接,在不同地震水准条件下保持材料弹性,对装配式预制混凝土框架进行弹性动力时程分析并与振动台试验结果进行对比分析.结果表明,数值模拟的结果与振动台试验结果基本吻合,说明双线性弹簧单元模拟的节点连接模型是合理的、可靠的,计算精度可以满足一般工程要求,相比于复杂的非线性节点连接,更具有工程应用价值.     

土石坝加筋有限元数值模拟

运用复合材料法模拟土工格栅加筋单元,对格栅加筋堆石坝坝顶堆石进行了数值模拟。计算中,土石料采用非线性弹性模型模拟,并用拟静力法模拟地震动荷载。对无地震和有地震两种情况下的加筋效果及加筋层数和格栅模量对加筋效果的影响进行了分析研究,并对格栅加筋机理加以解释。数值模拟结果表明:格栅加筋有利于增加土石坝坝顶堆石的稳定性和抗震性能,随加筋层数和格栅模量的增加,加筋效果愈加显著。     

基于细观层次的混凝土抗压强度与尺寸效应的数值模拟

为了实现混凝土试件抗压强度与尺寸效应的仿真计算分析,在细观尺度下,把混凝土看作是由砂浆、粘结带和骨料组成的三相复合材料,细观尺度下的各相物理力学参数都以试验数据为依据,用随机骨料模型代表混凝土细观结构,利用有限元法和混凝土细观力学的本构关系,借助于计算机强大的运算能力,对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟.通过计算发现:...     

基于数字图像处理和有限元建模方法的沥青混合料劈裂试验数值模拟

应用数字图像处理技术及工业CT扫描获得试件图像,结合有限元建模方法,建立了包含集料、空隙和胶浆在内的沥青混合料有限元模型,并模拟研究了沥青混合料劈裂试验。结果表明:通过定义应力集中因子,可用来描述沥青混合料内部应力的不均匀分布,级配类型、模量比、有无空隙及加载位置都对模拟结果有较大影响。采用DIP-FEM方法能够很好地将沥青混合料的微观结构和宏观力学性能结合起来。     

基于瑞利波法对混凝土表面裂缝检测的数值研究

基于瑞利波及衍射纵波的传播时间差法,利用有限元法分析了瑞利波在含不同长度及角度裂纹的混凝土介质中的传播规律,提出了混凝土介质中表面裂缝长度和角度的计算公式,并验证了数值模拟结果的准确性。研究结果表明：在传播过程中,瑞利波一部分沿着介质表面（含裂纹表面）传播,另一部分在裂缝尖端发生模式转换,形成衍射横波和衍射纵波,弹性波传播到介质边界时被粘弹性人工边界全部吸收,消除了反射波的影响;表面裂缝长度和角度的计算结果误差基本在5%以下,只有个别数据误差较大,在一定范围内,随着裂缝长度和角度值的增大,计算结果的准确度越高。     

不同抗剪模型下高强混凝土剪力墙数值模拟分析

基于修正斜压场理论和扰动应力场模型分别对不同剪跨比的高强混凝土剪力墙拟静力试验进行数值模拟,得到相应的滞回曲线和骨架曲线。与试验数据对比,结果表明：较之于修正斜压场理论模型,基于扰动应力场模型计算的PΔ滞回曲线与试验PΔ滞回曲线吻合更好,得到的破坏形态及裂缝分布图与试验基本相同。充分说明了基于扰动应力场模型的有限元数值模型能够较好地模拟循环荷载作用下的高强混凝土剪力墙构件的滞回特性。     

基于ABAQUS软件的单桩静载试验数值模拟

为了分析桩基极限承载力分布传递规律以及研究提高承载力的影响因素,利用ABAUQS有限元分析软件并结合实际工程勘察资料,选择合适的桩土力学参数,对单桩静载试验进行数值模拟。其模拟结果表明:通过合理的选择桩土力学参数,模拟得到的Q~S曲线与现场实测值基本吻合,说明利用ABAQUS有限元分析软件模拟单桩静载试验是可行的。同时分析桩土之间不同摩擦系数μ对承载力的影响情况,摩擦系数μ值对提高单桩极限承载能力是有利的。因此,摩擦型桩基极限承载力主要靠桩侧摩阻力从桩顶传递到桩端;轴向力传递自上而下逐渐减少;桩土相互作用变化也是提高桩极限承载力的手段。     

预应力钢筒混凝土管(PCCP)的数值仿真分析

根据预应力钢筒混凝土管的结构型式及特点,分析国内外有关PCCP数值研究现状.采用大型有限元分析软件ANSYS研究PCCP从制造、施工到运行的各个阶段的力学特性,采取依次施加预应力、管自重、回填土压、流体自重及内水压力等荷载方法研究PCCP的结构受力特性,得出PCCP的变形、应力、裂缝在不同荷载作用下的变化规律,以及裂缝出现后PCCP的应力重分布方式,为PCCP的设计制造和运行管理提供数值仿真分析方法和路线.