单调荷载作用下碳化混凝土应力-应变关系试验研究

通过快速碳化混凝土单调加载试验,研究了碳化对混凝土强度、刚度以及变形能力的影响。研究发现:碳化对于混凝土强度的提高作用有限,碳化后混凝土峰值压应变明显降低,弹性模量提高,试件破坏时脆性更加明显;不同碳化深度混凝土的应力-应变曲线上升段十分接近,下降段则随碳化加深变得越来越陡。通过对试验结果分析,建立了单调荷载作用下碳化混凝土应力-应变曲线方程,并给出了方程参数与碳化深度之间的关系,研究成果可为既有混凝土结构性能评定提供技术依据。     

单调轴压荷载下考虑尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱应力-应变关系

为了研究尺寸效应对纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土圆柱轴压性能的影响,在修正尺寸效应律公式的基础上,推导了反映尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱的极限强度计算公式,提出了简化的应力 应变模型,并与收集到的各国试验结果进行了比较。研究结果表明:模型计算结果与试验结果吻合较好;该模型能够反映尺寸效应对极限强度的影响。     

钢纤维高强混凝土在单调和重复荷载作用下轴压应力-应变曲线试验研究

将钢纤维掺入高强混凝土中,可以改善高强混凝土的脆性,进而可提高结构构件的延性。为研究钢纤维高强混凝土抗压性能,分别对强度等级为C60和C80,钢纤维体积率为0%、1.0%、1.5%和2.0%的钢纤维高强混凝土进行立方体抗压强度试验以及单调和重复荷载作用下的轴心抗压全过程试验。试验结果表明：随着钢纤维体积率的增大,混凝土强度基本没有改变,但相应于峰值应力的应变略有增加,而弹性模量稍有下降。在已有研究的基础上,提出了适用的钢纤维高强混凝土轴压应力-应变曲线数学表达式和受重复荷载作用的钢纤维高强混凝土的卸载曲线和再加载曲线表达式。所提出计算式得到的结果与试验结果吻合较好,可为钢纤维高强混凝土结构的设计和非线性分析提供理论基础。     

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.     

FRP约束混凝土快速荷载下轴向应力--应变关系研究

通过不同包裹条件下的FRP约束混凝土圆柱体试件准静载和在3种不同应变速率下的试验,初步掌握了它们在快速荷载下的力学行为.研究结果表明,FRP约束混凝土在快速荷载下的极限强度随着应变速率的增加而提高,并与对数应变速率呈线性关系,但其斜率α与纤维的包裹方式及约束比ξ有关,连续包裹纤维大于分段包裹纤维,强约束大于弱约束,弱约束接近于素混凝土;其极限应变随着应变速率的增加而增加并与对数应变速率呈线性关系.最后拟合了连续包裹纤维形成的FRP强约束混凝土快速荷载下的轴向应力-应变关系,其计算结果与试验曲线吻合较好.     

单轴压力下56.3～164.9MPa混凝土的应力-应变关系

本文通过对21组抗压强度达56.3～164.9MPa的高强/超高强混凝土棱柱体单轴受压下的性能研究,回归得出了轴压强度、峰值应变与抗压强度的关系式。同时,本文引入修正系数k,实现了不同强度等级混凝土应力-应变曲线上升段关系式的统一。研究发现,修正系数k随混凝土抗压强度提高而逐渐由0增大至接近1,这与应力-应变曲线上升段由抛物线向直线过渡的结论一致。当k=0时,该模型与HOGNESTAD公式一致。文末,仅通过混凝土立方体抗压强度,建立了不同强度等级混凝土的应力-应变曲线上升段本构关系,该模型结果与试验结果吻合很好。     

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.     

三轴应力下塑性混凝土应力应变关系试验研究

通过4组塑性混凝土的单轴和常规三轴压缩应力应变全曲线试验,研究了三轴应力下塑性混凝土应力应变关系.结果表明：在围压作用下,塑性混凝土轴向应力应变曲线与单轴压缩下的曲线差别明显,主要表现为直线上升段很短,曲线上升段较长,无明显峰值点,下降段较平缓.利用割线模量表征塑性混凝土三轴应力下应力应变曲线上升段的主要变形特征,分析了影响割线模量的主要因素,建立了割线模量与围压、单轴抗压强度和弹性模量之间的关系式.研究了塑性混凝土三轴应力下峰值应变随围压、单轴应力下抗压强度及峰值应变的变化规律,并建立了相应的关系式.全面分析了塑性混凝土单轴及三轴作用下应力应变曲线特征,通过归一化处理后,拟合出常规三轴应力下塑性混凝土轴向应力应变关系式.     

循环荷载下混凝土应力-应变全曲线研究

利用三峡大学自行研发的大型多功能静动力三轴仪对混凝土试件进行了不同加载速率下的循环加卸载试验。通过对混凝土循环加卸载曲线的包络线与共同点轨迹线进行比较分析,发现共同点轨迹线与包络线形状大体相似,并且可以通过包络线峰值点与共同点轨迹对应值,以及包络线方程,可推断出共同点轨迹线。基于试验数据和对混凝土循环加卸载全曲线的理解,分析了循环加卸载中单个加载和卸载曲线的变化特征,构建了循环加卸载下混凝土应力-应变全曲线方程数学模型,结果表明:所建立模型能够很好地描述循环加卸载下混凝土的应力-应变变化规律。     

动态单调荷载下约束再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线方程

在MTS 815力学试验上,完成了81个箍筋约束再生混凝土短柱动态力学试验,分析约束再生混凝土在不同变率下的破坏特征。基于获得的应力-应变试验曲线,研究应变率效应、箍筋约束效应和再生粗骨料取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响。根据应变率效应对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律,初步提出约束再生混凝土性能指标动态放大系数（DIF）模型。分析箍筋形式、箍筋间距、箍筋屈服强度和配箍率等因素对约束再生混凝土短柱力学行为的影响,初步提出约束再生混凝土性能指标约束放大系数（CIF）模型。分析表明,箍筋约束效应对再生混凝土的力学和变形性能有重要的影响,在很大程度上改善了再生混凝土的延性。研究再生粗骨料取代率对约束再生混凝土力学和变形性能的影响规律,提出取代率影响因子（RIF）模型。基于约束再生混凝土短柱动态试验数据分析,提出考虑应变率效应、箍筋约束效应和再生粗骨料取代率影响的约束再生混凝土应力-应变分析模型,定义受压应力-应变全曲线特征点参数,确定约束再生混凝土受压应力-应变全曲线方程。研究表明,应力-应变计算曲线和试验曲线吻合较好,验证了分析模型的合理性,为再生混凝土结构动力非线性分析和抗震优化设计提供研究基础。     

纤维网增强混凝土复合材料约束混凝土应力-应变关系研究

为研究纤维网增强混凝土(TRC)加固层对混凝土柱的约束性能,对13根混凝土柱试件(包括10根TRC加固柱和3根对比柱)进行了轴心受压试验,分析了纤维网层数、短切纤维及混凝土强度对TRC加固效果的影响,基于试验结果提出了TRC约束混凝土应力-应变关系简化计算模型.研究结果表明:TRC加固可改善混凝土柱的轴压破坏形态;与未...     

Experimental research on whole stress-strain curves of coralaggregate seawater concrete under uniaxial compression

采用等应力循环加卸载法和等应变单调加载法,对棱柱体试件进行单轴受压试验获得全珊瑚海水混凝土的应力-应变全曲线,并对两种加载方法进行对比分析。试验结果表明：全珊瑚海水混凝土裂纹贯穿珊瑚骨料继续发展,单轴受压试件的破坏为脆性破坏,典型破坏状态主要为劈裂破坏,其主斜裂缝的倾角 θ 在65°~70°之间;残余应力与峰值应力的比值在0.292~0.525之间,说明全珊瑚海水混凝土破坏后仍具有较高的残余强度,破坏后强度逐步降低,具有一定的延性;不同强度等级全珊瑚海水混凝土的应力-应变全曲线的上升段趋势基本相似,但是随着强度等级提高,下降段的下降趋势越陡,破坏程度越剧烈;在相同强度等级下,全珊瑚海水混凝土比普通混凝土和轻集料混凝土的脆性更强。      

循环荷载作用下聚丙烯纤维混凝土受压应力-应变关系研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两个因素,设计制作54个混凝土试件,通过单轴循环加载试验,研究聚丙烯纤维混凝土的力学行为。试验结果表明：与普通混凝土相比,聚丙烯纤维混凝土试件破坏形态为延性破坏;其循环受压应力-应变曲线包络线与单调受压应力-应变关系曲线近似一致;聚丙烯纤维的掺入可显著改善混凝土的循环受压力学行为,提高混凝土的受压韧性、峰后延性和滞回耗能能力,减小其刚度退化和应力劣化程度,但对其峰值强度、弹性模量和塑性应变影响较小;聚丙烯纤维掺量影响较纤维长径比影响更为明显。基于试验结果,参考《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）,建立聚丙烯纤维混凝土单轴受压弹塑性损伤本构模型,可为聚丙烯纤维混凝土结构设计、工程应用和相关规程修订提供理论依据。     

高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究

为研究高强箍筋约束高强混凝土的受压力学性能,进行了高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,分析了配箍率、箍筋屈服强度和箍筋形式对约束高强混凝土应力-应变曲线的影响。结果表明：高强箍筋在约束混凝达到其峰值应力时并未屈服,根据其受力机理提出了有效侧向应力和相应的高强箍筋应力的计算方法;高强箍筋可在约束混凝土应力-应变曲线下降段提供更有效的侧向约束,曲线下降较为平缓。在试验研究和理论分析的基础上,提出了约束高强混凝土的强度和变形的计算式,建议了高强箍筋约束高强混凝土的应力-应变全曲线方程,理论曲线与实测曲线吻合较好。     

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱应力-应变关系的研究

在国内外试验研究基础上,分析了纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱的特点,指出FRP约束后混凝土矩形柱的应力-应变关系曲线可能有软化段或硬化段。指出FRP约束混凝土矩形柱的转折点应力和应变主要与FRP侧向约束刚度和混凝土弹性模量比值有关,并提出相应的计算公式。指出FRP约束混凝土矩形柱的极限应力和应变主要与FRP侧向约束强度、FRP类型、矩形截面的转角、混凝土强度等参数有关,提出极限应力和极限应变可在等价FRP约束以矩形截面较大边为直径的等价圆柱体极限应力和应变基础上乘以相应的折减系数得到,该计算方法简单且较全面地考虑了各影响参数。最后,提出三个确定FRP约束混凝土矩形柱的应力-应变关系模型,各模型在一定的条件下均与试验结果符合较好。     

超高强混凝土单轴受压应力-应变关系的试验研究

通过10组超高强混凝土棱柱体单轴受压试验,得到了其应力-应变关系,分析了弹性模量、横向变形系数、峰值应力与峰值应变等基本力学性能指标,探讨了砂率、水胶比、钢纤维和材料组成与用量等对超高强混凝土基本力学性能的影响规律.试验结果表明:在胶凝材料总量不变的情况下.减少水泥用量而相应增大粉煤灰用量,混凝土的流动性及抗压强度得到改善;减少胶凝材料用量可大幅度降低混凝土成本,对强度没有特别不利的影响,但混凝土流动性降低较多.     

FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系研究

试验研究了不同数量、不同类型(高强度、高弹模、高延性)FRP约束混凝土圆柱的应力-应变关系,发现其应力-应变关系曲线可能有软化段也可能没有软化段。指出FRP约束混凝土圆柱的轴向最大应力主要与侧向约束强度或侧向约束刚度有关,而轴向极限应变除了与该两个参数有关外,还与FRP的轴向极限拉应变有关。基于试验及搜集到的数据,提出判断FRP约束混凝土圆柱有无软化段的侧向约束强度与混凝土强度比界限值。基于对FRP侧向约束刚度和强度、FRP轴向极限拉应变、混凝土强度及弹性模量等参数的分析,提出了FRP约束混凝土圆柱有软化段时的峰值应力、峰值应变、极限应力及极限应变计算公式。最后,建议了两个确定FRP约束混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系模型。与大量试验数据的比较表明,本文建议的公式和模型与试验结果均符合较好。     

单调和反复荷载作用下弯剪破坏钢筋混凝土柱荷载-变形关系试验研究及简化模型

为研究单调和反复荷载作用下弯剪破坏钢筋混凝土（RC）柱的变形性能,对10组（20根）不同设计参数的RC柱分别进行单调和低周反复加载试验。对比分析了两种加载方式下RC柱的破坏模式、水平承载力、最大变形及延性等;研究了单调和反复加载下发生弯剪破坏的RC柱的荷载-变形曲线（骨架曲线）的关系;提出了弯剪破坏模式下RC柱荷载-变形曲线的简化计算模型。结果表明：加载方式对RC柱的破坏模式有影响,与单调加载相比,反复加载作用下柱易于发生弯剪或剪切破坏;反复荷载作用下弯剪破坏柱的骨架曲线低于单调加载时的荷载-变形曲线,尤其是在峰值荷载以后;单调和反复荷载作用下RC柱荷载-变形曲线的差异与反复加载引起的循环退化效应有关,在单调荷载-变形曲线的基础上考虑该效应影响可得到反复荷载作用下RC柱恢复力模型,从而简化地震作用下柱的受力分析。采用简化模型计算的弯剪破坏柱的荷载-变形曲线与试验结果吻合较好。