混凝土应力-应变全曲线的试验研究

本文应用普通液压试验机(附加一对千斤顶)完成了混凝土在单调和反复荷载作用下的应力-应变全曲线试验。通过试验测定了一些因素对混凝土的变形、裂缝和强度的影响;探讨了应力-应变全曲线的形状与破坏形态的关系,并给出全曲线方程和必要的参数。     

单调荷载下冻融混凝土应力-应变关系试验研究

混凝土应力-应变关系是冻融损伤钢筋混凝土结构非线性分析的基础,利用不同强度等级的两批24个混凝土试件(100 mm×100 mm×300 mm)冻融试验,探讨了试件表面形态、质量损失率随冻融循环次数的变化规律;通过单调加载试验,研究了单调荷载作用下冻融损伤混凝土试件的破坏特征,揭示了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系随冻融循环次数的变化规律,分析了冻融损伤混凝土应力-应变关系曲线特征参数(峰值应力、峰值应变)与冻融循环次数之间的关系,提出了单调荷载作用下冻融损伤混凝土应力-应变关系计算模型。     

自密实混凝土应力-应变全曲线方程

配制了C30、C50两个强度等级的自密实混凝土,通过自密实混凝土棱柱体轴心抗压强度试验得到了其峰值应变、极限应变和应力-应变曲线。通过对试验结果的分析,建立了自密实混凝土应力-应变全曲线方程,并在此基础上给出了受弯构件受压区等效应力图形。通过试验梁的承载力试验值与理论值的对比,二者吻合较好,验证了所建立的应力-应变曲线方程的正确性,为自密实混凝土本构关系研究提供参考。     

碳化混凝土全应力-应变关系及梁受弯承载性能研究

混凝土碳化是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素之一。利用MTS815电液伺服试验机测出了碳化混凝土的受压全应力-应变曲线。与同等级未碳化混凝土相比,碳化混凝土的峰值应变基本保持不变,极限抗压强度提高16%~26%,而极限应变减少约20%。通过对在人工碳化室快速碳化的混凝土梁受弯性能的试验,分析了碳化混凝土梁受弯承载性能的变化特征,并应用ANSYS有限元程序模拟分析不同碳化深度对梁承载性能的影响规律。     

应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能

配制两种水胶比的海工高性能混凝土试件,开展了氯盐-碳化干湿循环试验以及拉应力-氯盐-碳化干湿循环试验,通过测试分析混凝土抗压强度和碳化深度,研究了应力和氯盐环境下海工混凝土的碳化性能。试验结果表明:氯盐-碳化干湿循环条件下,混凝土抗压强度呈现先增大后降低的现象,长期的碳化作用会引起抗压强度的降低;存在一个与抗压强度有关的临界碳化深度,碳化作用在达到临界碳化深度之前可以提高抗压强度,达到临界碳化深度之后则会降低抗压强度。在拉应力-氯盐-碳化干湿循环条件下,拉应力和氯离子侵蚀均会增大混凝土的碳化速度,两者同时作用时,对碳化速度的增大作用会相互叠加。     

圆钢管超高强混凝土应力-应变关系研究

在40根圆钢管超高强混凝土短柱轴压试验研究的基础上,将钢管超高强混凝土视为一新型组合材料,建立其应力-应变关系曲线的理论特征参数(极限强度、平台强度以及峰值应变)计算方法.通过比较发现,现有钢管混凝土的相应计算公式不适用于圆钢管超高强混凝土.最后,推导建立了圆钢管超高强混凝土短柱轴压应力-应变关系的三段式曲线方程,并验证了该方程理论曲线与试验曲线吻合良好.     

超高性能混凝土单轴受压应力-应变关系研究

采用刚性辅助架法获得了稳定的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concretes,UHPC)的受压应力-应变全曲线.试验结果表明UHPC具有良好的受压变形性能;重复加载下UHPC的包络线与单调加载时的应力-应变曲线基本相同.基于试验结果建立了UHPC单轴受压本构方程,以及重复荷载作用下UHPC应力-应变全曲线方程,其结果与试验结果吻合较好.     

碳化混凝土受压本构关系试验研究

通过对混凝土试件碳化试验结果的分析,拟合出碳化后混凝土的受压应力-应变曲线,分析其曲线参数取值及有关特征值的变化关系,供有关工程结构可靠性评估及试验研究参考。     

轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土加卸载准则

对5根箍筋约束混凝土L形柱进行了轴心重复受压试验,分析了轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土应力-应变曲线包络线,参照单调荷载作用下L形柱的箍筋约束混凝土应力-应变全曲线数学模型,建立了轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土应力-应变包络线方程,计算结果和试验结果吻合良好;并对轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土加卸载曲线特征进行分析,基于试验结果的回归分析,建立了加卸载准则,与试验结果比较,二者吻合良好,说明提出的加卸载准则能够较好地反映轴压重复荷载作用下L形柱约束混凝土的应力-应变变化规律。     

冻融环境下约束混凝土应力-应变全曲线试验研究

为研究冻融环境下箍筋约束混凝土应力-应变关系,按照GBJ82-85规定的快速冻融试验方法,对2批共54个尺寸为150 mm×150 mm×450 mm、配箍特征值分别为0.317和0.145的混凝土棱柱体试件进行冻融循环;对其中46个试件进行轴心抗压破坏试验,得到试验应力-应变全过程曲线.试验发现:随着冻融次数的增加,约束混凝土的受压应力-应变全曲线渐趋扁平,峰值应力呈线性降低,峰值应变增加.冻融循环次数相同时,混凝土强度高的试件,其峰值应力降低的程度和峰值应变增大的程度小于混凝土强度低的试件.另外,在混凝土强度较低的情况下,冻融将导致钢筋与混凝土之间的黏结界面发生损伤,使得箍筋约束效应减弱.通过回归试验结果,提出试验受冻融循环作用箍筋约束混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式,该公式可用于寒冷地区受冻融作用的钢筋混凝土结构构件的非线性分析.     

应力状态下碳化与硫酸铵侵蚀对混凝土强度的影响

为研究硫酸铵溶液腐蚀环境下混凝土的性能变化,结合实际工程情况,通过对混凝土试件进行压应力状态下的硫酸铵溶液腐蚀和碳化交替试验,研究了硫酸铵溶液浓度、压应力比和交替次数对混凝土强度的影响,分析了硫酸铵溶液对混凝土强度的影响机理,并根据碳化与硫酸铵溶液交替作用下的强度变化规律,建立了专用的测强曲线方程.结果 表明:在硫酸铵...     

不同应变速率下混凝土直接拉伸试验研究

本文通过在MTS试验机上对两种强度混凝土在应变速率10-5～10-0.3s范围内进行动态单轴直接拉伸试验,系统、全面研究了混凝土在不同应变速率影响下的强度、变形特性以及耗能性能;对强度、峰值应力处应变、弹性模量分别给出了反映应变速率影响的经验公式;分析了泊松比、吸能能力与应变速率的关系;并对不同速率下混凝土的拉伸应力-应变全曲线进行了探索,提出了由一组方程结合混凝土静态参数即可描述不同应变速率下混凝土应力-应变全过程特性的方法。     

棉花秸秆水泥基砌块材料单轴受压性能研究

配置3种不同强度等级棉花秸秆水泥基砌块,进行单轴受压试验。研究棉花秸秆水泥基砌块在单轴受压状态下的破坏过程与形态,分析材料抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变全曲线、峰值应变、极限应变等单轴受压力学性能;提出3种不同强度等级棉花秸秆水泥基砌块材料的应力-应变全曲线本构方程,并与普通混凝土砌块的应力-应变全曲线对比。结果表明:棉花秸秆水泥基砌块材料呈剪切破坏;棉花秸秆在水泥基砌块中的拉结作用提高了材料的残余强度与稳定承载能力;用两段式方程对棉花秸秆水泥基砌块应力-应变全曲线进行拟合的结果与试验结果吻合较好。     

不同加载速率下混凝土单轴受压性能大样本试验研究

混凝土结构在动力作用下的非线性行为受加载速率的影响较大。为了研究混凝土在动力作用下应变率效应以及这种效应对随机性的影响,进行了强度等级为C30~C60的普通混凝土棱柱体试件在8个不同应变速率(10-5/s~10-1/s)下的单轴受压应力-应变全过程大样本试验研究(共418个)。试验采用MTS815力学性能试验系统,针对每一工况,对同强度同批浇筑的约16个试件进行相同应变速率的加载。试验获得了不同强度、不同加载速率下混凝土的单轴受压应力均值-应变曲线和应力标准差-应变曲线、峰值应力和峰值应变的统计特征值。研究结果表明:加载速率对混凝土的单轴受压应力均值-应变曲线的影响最为明显,对混凝土的单轴受压应力标准差-应变曲线、峰值应力标准差、峰值应变均值和标准差的影响均不明显。     

既有混凝土应力-应变曲线方程的研究

根据对已使用了10、20、40年的既有混凝土圆柱体试件进行单轴抗压试验,测得17条应力-应变全过程曲线,并与相同强度的新混凝土应力-应变曲线对比回归出了不同使用年限既有混凝土的应力-应变全曲线方程。试验结果为既有混凝土结构进行非线性分析,预估其使用寿命和对其进行加固改造提供了理论依据。     

箍筋约束再生混凝土力学行为分析

通过箍筋约束再生混凝土方形截面短柱动态力学性能试验,获取动态单调荷载下约束再生混凝土单轴受压应力-应变关系全曲线;不同箍筋约束和应变率下,约束再生混凝土应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显,随着体积配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓,随着应变率的提高,下降段曲线随之变陡。在外荷载作用下,当箍筋约束再生混凝土达到峰值应力时,箍筋应力仍低于屈服强度;再生混凝土通过箍筋约束后,很大程度上解决了再生混凝土延性比普通混凝土延性较低的问题。随着箍筋约束效应或应变率的增加,受压峰值应力均随之增加。根据应力-应变曲线特征点参数变化规律,初步提出约束再生混凝土受压峰值应力动态约束因子模型。随着体积配箍率的提高或箍筋间距的减小,箍筋约束效应对动态约束因子的贡献均随之增加。     

受冻融环境混凝土的应力-应变全曲线试验研究

为研究受冻融循环作用的混凝土受压应力-应变关系,按照GBJ 82-85规定的快速冻融试验方法,对3批共85个尺寸为100 mm×100 mm×300 mm的混凝土棱柱体试件进行了冻融循环,试件的变化参数为混凝土立方体抗压强度和冻融循环次数;然后对试件进行了单轴抗压破坏试验.结果表明:随着冻融循环次数增加,混凝土的受压应力-应变曲线渐趋扁平,峰值应力降低,峰值应变增大;冻融循环次数相同时,混凝土立方体抗压强度高的试件,其峰值应力降低程度和峰值应变增大程度小于混凝土强度低的试件.回归试验结果,提出了适用于立方体抗压强度为30～50 MPa的受冻融循环作用混凝土的应力-应变全曲线方程及确定其参数的公式.     

冻融循环作用下混凝土受压本构特征研究

采用混凝土棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的混凝土受压性能进行了试验研究,分析了冻融循环次数、混凝土等级、相对动弹性模量对混凝土受压性能的影响,通过碟簧耗能装置,得到了完整的应力-应变关系试验结果.将冻融次数和混凝土等级作为参数,回归试验结果,提出了冻融循环后受压性能的计算公式以及适用于立方体抗压强度为20～50 MPa的冻融循环作用下混凝土的应力-应变全曲线方程,并将曲线控制参数与相对动弹性模量和混凝土等级建立关系.结果表明:碟簧耗能装置起到了吸收机械能量的作用,是应力-应变关系试验成功的重要保证.随着冻融循环次数的增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;受压峰值应力降低,受压峰值应变、受压极限应变增大,三者随冻融循环的变化关系均近似线性;随着混凝土等级的提高,冻融对于混凝土材料的影响下降.此外,结合所建立的破坏准则所得到的数值分析结果与试验曲线有较好的一致性.     

混凝土拉伸应力应变关系

本文根据单调轴拉荷载作用下拉伸实验的结果,分析了轴拉荷载下混凝土应力应变全过程曲线的特点以及决定全曲线形状的特征值及其相互关系,提出了混凝土在单调轴拉荷载作用下应力应变全过程曲线方程的解析表达式。     

硫酸盐-干湿循环与冻融复合作用对混凝土力学性能的影响

为研究硫酸盐-干湿循环与冻融复合作用下混凝土的力学性能退化规律，采用试验室加速腐蚀的方法，对混凝土试件进行轴心抗压试验，得到了不同干湿循环次数、混凝土强度和冻融循环次数下混凝土峰值应力、峰值应变及受压应力-应变曲线的变化规律，并对腐蚀后混凝土表观形态和微观形貌进行分析。结果表明：3∶1的干湿循环制度下硫酸钠主要发生物理结晶侵蚀；随着干湿循环次数增加，应力-应变曲线上升段斜率逐渐减小，峰值应力不断下降，峰值应变呈增大趋势；硫酸钠-干湿循环大大加快了冻融循环后试件的劣化速度，随着冻融循环次数增加，混凝土峰值应力逐渐减小，峰值应变逐渐增大。通过回归分析，建立了硫酸盐-干湿循环和冻融环境下混凝土应力-应变曲线方程，模型可为西部地区混凝土结构剩余寿命预测提供理论基础。