变幅循环加卸载下硫酸盐侵蚀混凝土力学与变形性能

变幅循环加卸载下的力学及变形性能对硫酸盐服役地区混凝土结构至关重要。将混凝土试件提前浸泡于10%、15%、20%硫酸钠溶液5、7个月形成化学侵蚀损伤,再开展单轴压缩变幅循环加卸载试验,分析该过程中试件力学性能、变形性能以及耗散能演化规律。结果表明随着硫酸钠浓度和侵蚀时间增加,试件强度降低、破坏时完成的变幅循环次数减少。累积残余应变随着加载应变增大呈上升趋势,变化速率不断提高;加载应变差始终大于累积残余应变差,随着循环次数增加逐步接近;动弹性模量和塑性变形率随着循环次数增加整体呈提高趋势;耗散能随着循环次数增加而增大,尤其是在后期耗散能变化速率增快。     

历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土力学性能

通过对历经荷载后受硫酸盐侵蚀的混凝土进行单轴压缩试验,研究了荷载水平和溶液浓度对混凝土力学性能变化规律及侵蚀机理的影响,并与历经荷载后受硫酸盐侵蚀高强混凝土的力学性能进行了对比分析。分析结果表明:随荷载水平的增大,未侵蚀试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有减小趋势,而受浓度为5%和10%侵蚀试件的峰值应力和弹性模量均减小,峰值应变增大;相同荷载水平时,随溶液浓度的增大,混凝土的峰值应力和弹性模量减小,峰值应变增大;随着荷载水平和溶液浓度的增大,普通混凝土和高强混凝土的应力-应变曲线均有变饱满的趋势,普通混凝土的主要力学指标比高强混凝土变化更显著。研究结果可为在硫酸盐侵蚀环境下的受损伤混凝土结构设计提供一定的参考依据。     

等幅循环加载历史后混凝土动态特性试验

对经历不同频率(0、0.5、2.0 Hz)循环加载历史后的混凝土进行了不同应变速率(10-5、10-4、10-3/s)下的单轴压缩试验,研究了循环加载历史下不同循环频率对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量的影响.研究结果表明:混凝土的峰值应力随着应变速率的提高而增大,随着循环频率的提高先增大后减小;混凝土的峰值应变随着应变速率的提高而增大,随着循环频率的提高而减小;混凝土的弹性模量随着应变速率的提高总体变化规律不明显,随着循环频率的提高先增大后减小.     

不同水压作用下的混凝土率效应试验研究

利用大型电液伺服多功能动静力三轴仪分析了准150 mm×300 mm的混凝土圆柱体试件在不同水压(0、2、5 MPa和10 MPa)、不同加载速率(10-5、10-4、10-3/s和10-2/s)作用下的力学与变形特性。试验结果表明,混凝土的峰值应力对应变速率的敏感性随围压的增大而增大,峰值应变随围压和应变速率的增大都呈增加的趋势;弹性模量随加载速率的增加总体呈增大趋势,随围压增大变化并不明显;吸能能力随应变速率的增大而增大,而随围压的增大呈先增强后减弱的趋势。     

橡胶混凝土弯曲疲劳性能研究

为研究橡胶混凝土的弯曲疲劳性能,将粒径为0.54 mm的橡胶颗粒以不同掺量掺入混凝土中,制成橡胶混凝土试件进行轴压试验与轴拉试验,测其应力-应变曲线,计算出弹性模量和泊松比。进行四点弯曲静载试验及ABAQUS数值模拟,得到极限荷载、峰值挠度和荷载-挠度曲线,试验结果与数值模拟结果较接近,验证了数值模型的可靠性。使用疲劳软件Fe-safe分析等幅及变幅加载下橡胶混凝土弯曲疲劳寿命,结果表明:无论是普通混凝土还是橡胶混凝土,在等幅循环荷载下,应力水平越高,弯曲疲劳寿命越低;各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命都比普通混凝土的大,且橡胶掺量越多弯曲疲劳寿命越大;在变幅荷载作用下,随着橡胶掺量的增大,混凝土的弯曲疲劳寿命也越大;随着变幅等级增多,各掺量下橡胶混凝土的弯曲疲劳寿命均降低,且变幅等级越多,弯曲疲劳寿命越低。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm SymboltB@ 100 mm SymboltB@ 300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明：在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

渐增幅往复荷载作用下普通及橡胶自密实混凝土力学特性试验研究

考虑到混凝土梁在实际使用过程中所受往复荷载的振幅变化特点,本文设计了一种渐增幅加载工况,改变橡胶颗粒掺量(0,10%,20%,30%),对普通和橡胶自密实混凝土矩形梁在四点弯拉渐增幅往复荷载下的应变规律进行探究。试验结果表明,试件疲劳寿命离散性较大,与橡胶颗粒掺量间没有明显的规律可循,但该工况下普通和橡胶自密实混凝土均呈现以下变形特征:在加载达到最后两级S_(f-1)和S_f时,自密实混凝土应变增长速率明显加快;在加载级S_(if)段,应变变化呈现"两阶段"特点,到加载级S_f段,应变变化呈现"三阶段"特点;随加载级数增加,应变的近对数增长阶段持续时间越短,准线性增长阶段持续时间越长。     

冻融混凝土基于声发射技术的单轴动态劈拉损伤特性研究

为了研究混凝土冻融劣化后的动态劈拉损伤特性,对历经 0、10、20、30、40 次冻融后的混凝土进行应变速率为 10 － 5 / s、10 － 4 / s、5 × 10 － 4 / s、10 － 3 / s 的单轴劈拉试验,分析了冻融循环次数和应变速率对混凝土劈拉强度和吸能能力的影响,并利用声发射技术分析了劈拉破坏过程中混凝土损伤发展情况。结果表明: 随应变速率增大,劈拉强度线性增大; 随冻融循环次数的增加,劈拉强度线性减小; 随应变速率的增大,混凝土吸能能力增大; 随冻融循环次数的增加,混凝土吸能能力减小; 实时采集的声发射信号可用来描述混凝土劈拉破坏过程; 混凝土劈拉损伤均随应变速率和冻融循环次数的增大而增大,当应变速率为 10 － 3 / s 时的斜率缓慢增加到累计能量的 10% 左右,当加载应力为峰值应力的 80% 左右时,试件内部能量急剧释放,试件迅速破坏。     

循环压缩作用下铁尾矿砂混凝土变形破坏试验研究

为了研究循环压缩对不同铁尾矿砂掺量的混凝土疲劳损伤的影响,对铁尾矿砂混凝土开展了拌合物性能和变幅循环压缩试验。结果表明：铁尾矿砂混凝土吸水率均大于普通混凝土且吸水率随掺量增加而增大;铁尾矿砂掺量在40%以内时混凝土流动性较好,且压力泌水率属于可泵送空间;掺有铁尾矿砂的混凝土的循环受压应力-应变曲线由密变疏且变形相对普通混凝土较小;加载变形模量在临近破坏时会突然降低,总输入能和弹性应变能增长速率随着循环受压次数的增加而增大,而耗散能先缓慢增大之后迅速增大。     

不同尺寸混凝土的动态峰值应力-应变关系及峰后软化特性的研究

采用电液伺服大型多功能动静三轴仪对不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下不同尺寸(150,300,450 mm)的立方体混凝土试件进行单轴动态压缩试验,对不同尺寸混凝土动态物理力学参数(峰值应力、峰值应变)、实验破坏机理及峰后应变软化进行分析,并对不同尺寸混凝土在不同的应变速率下的软化性能进行研究。研究结果表明混凝土峰值应力、峰值应变都随试件尺寸增大而降低;混凝土强度随着应变速率的增加而增加;峰值应变后,随着试件尺寸增加,应力-应变曲线斜率绝对值增加,延性减小;试件尺寸为150 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而愈加明显,且软化程度呈增加趋势,试件尺寸为300 mm和450 mm混凝土的软化现象随着应变速率的提高而变得越来越弱化,当应变速率增加到一定值时,软化现象又变得明显;在同一应变速率下,随试件尺寸的增加软化现象越来越明显。     

循环孔隙水压力作用对混凝土动态抗压特性的影响

为研究混凝土在经历循环孔隙水压力后的力学性能,利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪,进行了常规三轴混凝土动静力加载试验,采用Weibull-Lognormal模型和规范推荐的模型对应力-应变全曲线进行拟合对比分析。试验结果表明:经历循环孔隙水压作用后,在准静态和低应变速率下,混凝土强度明显减少,在高应变速率下,混凝土强度增加;较高加载速率对混凝土峰值应变影响较小,随着加载速率的增加,混凝土的峰值应变有增大的趋势;与未经历循环孔隙水压力相比,经历循环孔隙水压力的混凝土弹性模量有所提高,且弹性模量随着循环孔隙水压力的增加总体呈现增大趋势;采用的Weibull-Lognormal模型和规范推荐的模型对混凝土应力-应变全曲线拟合效果较好,在下降段,Weibull-Lognormal模型拟合效果比规范推荐的模型好     

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大, 侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。     

循环加卸载下花岗岩强度变形及声发射特征

为了研究花岗岩在循环荷载作用下的强度、变形及声发射特征,采用MTS815岩石力学试验机开展了单轴和三轴循环加卸载试验。结果表明:三轴循环压缩下偏应力-轴向应变曲线的上凹现象和滞回环的迁移现象相比于单轴不太明显;峰值强度和峰值应变与围压间呈现良好的线性增长关系;单轴循环加卸载下,试样表现出柱状劈裂破坏,而在三轴循环加卸载下,试样则具有明显的剪切破坏特征;前5次的循环下加载、卸载段的弹性模量和泊松比都随着循环次数的增大而增大,而在最后一次加载段弹性模量有所降低;三轴循环下试样在最后一次加卸载破坏时产生的声发射振铃计数要明显少于单轴循环。此外,在单轴循环下,每一次加卸载阶段对应的损伤-时间曲线都会出现平台,而三轴下对应的损伤-时间曲线并未出现明显的平台,表明岩样损伤保持平缓增长。     

原级配和湿筛混凝土断裂性能差异的骨料含量效应

为了研究骨料含量对水工大骨料混凝土湿筛前后力学性能差异的影响,利用细观有限元方法模拟了原级配与湿筛混凝土单轴拉伸作用下的断裂过程,并分析了在原级配试件骨料含量分别为40%,45%和50%的情况下,原级配和湿筛混凝土拉伸断裂性能差异的变化规律,在此过程中还采用了Monte Carlo模拟方法消除了混凝土细观结构随机性带来的影响。分析结果表明：在骨料含量逐步提高的情况下,原级配混凝土与湿筛混凝土力学性能的差异出现了明显变化,弹性模量的比值随之相应增大,峰值应力的比值基本保持不变,峰值应变及断裂能的比值随之趋于减小。     

大尺寸饱和混凝土单轴压缩动态性能试验研究

为了解饱和混凝土材料的动态特性,开展了大尺寸饱和混凝土在不同应变速率下的单轴压缩试验。试验在大型多功能液压静动力三轴仪上进行,采用300 mm×600 mm圆柱体混凝土试件, 得到了大尺寸饱和混凝土的动态力学性能参数,并根据破坏形态分析了其破坏机理。试验结果表明:峰值应力、吸能能力随着应变速率增大而增加,峰值应变、弹性模量随着应变速率的增大整体上增加。根据应力-应变关系的特点,建立了峰值应力前服从Weibull统计分布,峰值应力后服从Lognormal统计分布的损伤本构模型。混凝土破坏形态表现为多个共轭斜面的剪切破坏,根据试件破坏后裂缝开展情况,解释了混凝土破坏剥落原因,并从材料组成、吸能能力等方面分析了其破坏机理。     

基于Weibull统计理论的混凝土率型损伤本构模型研究

为研究混凝土在股役期间的材料特性,进行了不同应变速率下(10^-5,10^-4,10^-3和10^-2/s)的混凝土单轴受压试验,分析了混凝土材料基本力学特性,试验结果表明:随着应变速率的提高,峰值应力和初始弹性模量呈现增大的趋势,峰值应力的变化规律并不明显。基于Weibull和Lognormal统计分布理论,以及Lemaitre应变等效原理,引入应变速率因素,构建出混凝土材料分段式率型单轴受压损伤本构模型。依据试验数据,确定了所建立的率型损伤本构模型参数;给出了不同速率下混凝土单轴受压应力-应变和损伤变化规律曲线。结果表明:建立的混凝土率型本构模型能够反映不同应变速率下混凝土单轴受压损伤全过程。