冻融劣化混凝土的单轴动态力学特性研究

为研究不同冻融循环次数、不同加载速率下的混凝土的力学性能,对混凝土进行不同冻融循环次数(0次、10次、25次、35次、50次)不同加载速率(10~(-5)s、5×10~(-5)s、10~(-4)s、5×10~(-4)s、10~(-3)s)下的循环加卸载压缩试验。研究结果表明:(1)混凝土的质量随着冻融循环次数的增加而先增大后减小,呈二次曲线关系;(2)混凝土的峰值应力与应变速率的对数呈线性增长的关系,峰值应力及其对应变速率的敏感性随着冻融循环次数的增加而减小;(3)峰值应变随着加载速率的增加而增大,随着冻融循环次数的增加,峰值应变明显增大;(4)选用峰前服从Weibull统计分布函数,峰后服从Lognormal统计分布函数的混凝土动态损伤本构模型。     

混凝土冻融随机损伤预测方法研究

根据混凝土冻融破坏的特点,采用单轴受拉破坏模拟冻融破坏过程,推导了混凝土随机损伤本构关系,并结合冻融破坏的静水压假说,建立了冻融随机损伤预测模型.     

冻融环境下钢筋与再生混凝土粘结性能及界面损伤研究

为了揭示冻融环境下钢筋与再生混凝土的粘结破坏机理及其影响因素,对冻融环境下钢筋与再生混凝土的界面粘结试验进行数据统计后,利用几何损伤理论建立粘结退化模型,引入指数函数对损伤滑移曲线进行拟合后,建立冻融环境下钢筋与再生混凝土的粘结滑移损伤本构关系;并从能量损伤的角度分析界面粘结耗能,定义粘结能量因子以量化不同冻融循环次数...     

单轴压荷载下素混凝土动态特性及本构关系研究

基于31组混凝土立方体试件的动态压缩试验结果,研究了在不同应变速率下混凝土的强度、变形以及本构方程。研究发现:混凝土强度随着应变速率而增加的趋势明显;混凝土在不同应变速率下的应力-应变全曲线形状相似,具有明显的规律性,可以用本文提出的一组方程来表达。通过与试验数据对比发现,所提出的不同应变速率下混凝土材料的本构方程与试验结果吻合较好,可应用于混凝土结构动力设计中。     

水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应试验研究

为研究动态荷载作用下水工沥青混凝土力学性能的尺寸效应规律,在5℃的环境温度及10^-5/s～10^-2/s的应变率条件下,对直径为100 mm、高径比分别为0.5、1.0、1.5和2.0的水工沥青混凝土试样开展了单轴动态抗压试验研究,分析了应变率效应与尺寸效应对沥青混凝土动态抗压强度、弹性模量及破坏模式的影响。结果表明：应变率越大或试样高径比越小,试样破坏越显著;随着高径比的增加,抗压强度减小,而弹性模量增大;随着应变率的增加,抗压强度与弹性模量的动态增强因子呈非线性增长趋势。基于试验研究,综合考虑应变率效应与尺寸效应的协同作用,引入应变率影响因子建立了水工沥青混凝土动态抗压尺寸效应计算模型,并验证了模型的合理性。     

混凝土材料经历三向受压荷载历史后抗压强度劣化的研究

以连续介质损伤力学为基础，以侧向应力和最大竖向应变二者的组合来表征混凝土所经历过的荷载历史，以抗压强度劣化来表征混凝土损伤，对10cm×10cm×10cm的立方体试件进行了损伤试验、分析及研究。本文研究了不同围压条件下，单调和循环加载历史产生混凝土损伤的发展演化规律。根据试验结果拟合得到损伤的演化方程，分析了影响损伤发展的主要因素，阐明了其原因。从中可以看出，用抗压强度劣化来估测混凝土结构的损伤在工程实践中非常方便实用。     

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     

聚丙烯纤维混凝土冻融后力学性能试验研究

以聚丙烯纤维的掺量和长度为变化参数,对混凝土试件冻融循环50次、100次和150次后的抗压强度、劈拉强度、抗弯强度进行了测试。结果表明,掺入聚丙烯纤维后,混凝土的抗冻性能明显增强,最佳聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m^3。     

混凝土的抗冻融破坏试验研究

简述混凝土抗冻融破坏现状及机理。通过配合比设计试验，分析影响混凝土抗冻融的因素。     

冻融损伤条件下水工混凝土渗透性能试验

氯离子扩散系数是评定混凝土渗透性能的一个重要指标。对水工C30引气混凝土先后进行冻融循环试验和渗透性试验,基于不同冻融损伤程度开展氯离子扩散系数试验,用理论和试验相结合的方式分析冻融损伤对水工混凝土渗透性能的影响。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,损伤程度随之加深,混凝土的密实性逐渐下降,氯离子扩散系数呈线性增长,混凝土抗渗透性能明显下降。     

不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验

为研究冻融循环作用对混凝土力学性能的不利影响,分别对混凝土进行0,10,25,35和50次快速冻融循环,并利用10 MN大型多功能动静力三轴仪对混凝土历经40%f_c的荷载历史作用后(f_c=40 MPa为普通混凝土单轴抗压强度),以10-4/s的应变速率进行单轴压缩试验,得到冻融循环后混凝土的单轴抗压强度,并分析其损伤演化规律与破坏机理。结果表明:随着冻融循环次数的增加,历经相同加载历史作用后的混凝土的单轴抗压强度逐渐降低,且峰值应力随冻融循环次数的变化呈二次曲线关系;选用修正后的Weibull-Lognormal分段式损伤本构模型,经验证能够较好拟合冻融劣化混凝土历经荷载历史作用后单轴应力应变曲线;此外,冻融循环次数越多,对混凝土造成的损伤程度越大,在损伤发展的后期阶段,冻融程度较大的混凝土损伤路径大幅度延长且趋于扁平化,直至进入破坏阶段。     

面板混凝土冻融劣化后动力性能的研究

为研究应变速率对面板混凝土经冻融劣化后动力性能的影响,对面板混凝土进行不同次数(0、25、50、75、100、125、150、175、200次)的冻融循环和不同应变速率(1×10-5、1×10-4、2×10-4、5×10-4、1×10-3s-1)的单轴压缩以及常规三轴试验。结果表明:单轴压缩试验下,应变速率相同的面板混凝土,冻融劣化程度加大,其动态极限抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐提高;冻融次数相同的面板混凝土,随着应变速率的增大,其单轴动态极限抗压强度随之增大,峰值应变随之降低。常规三轴试验下,经100次冻融循环、同一应变速率的面板混凝土,随着围压的增大,其极限抗压强度增幅减弱,混凝土的率敏感性有所降低,峰值应变随之提高。     

冻融劣化混凝土压剪作用下力学特性及破坏准则

为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能,进行了不同冻融循环次数(0,10,25,35和50次)后混凝土在不同法向应力(0,3,6,9和12 MPa)下的压剪强度试验,混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚力与摩擦系数的影响。分析结果表明:①随着冻融循环次数的增加,混凝土在相同法向应力状态下的剪切强度均逐渐降低,而且法向应力越大,剪切强度随冻融循环次数的增加而降低的程度越小;当冻融循环次数相同且法向应力不大于单轴抗压强度50%时,剪切强度随法向应力的增大而增大,且冻融劣化程度会影响该增幅效果;②在法向应力相同时,剪切峰值变形随冻融循环次数的增加呈线性增长趋势,对某一冻融循环次数,法向应力的存在增大了混凝土的剪切峰值变形;③摩擦系数和黏聚力都随冻融劣化程度的加深而降低,黏聚力大幅度降低是由于冻融劣化作用起主导作用所致。基于上述试验分析和八面体应力空间二次抛物线形式的压剪破坏准则,构建了平面应力状态下考虑冻融循环次数的混凝土压剪破坏准则。     

全级配混凝土冻融循环后单轴动态抗压性能试验研究

为研究冻融及动力作用对全级配混凝土单轴抗压性能的影响,对全级配混凝土进行不同冻融循环次数(0、25、50、75、100次)的冻融循环试验及不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)的单轴动态抗压试验。实测了全级配混凝土经历不同冻融循环次数后的质量损失、损伤形态,以及不同应变速率下全级配混凝土的单轴动态极限抗压强度、应力-应变关系曲线。研究结果表明:全级配混凝土质量损失率与冻融循环次数呈二次曲线关系;在相同应变速率下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随冻融循环次数的增加而降低;在相同冻融循环次数下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随应变速率的增大而提高。对试验结果分析的基础上,建立了综合考虑冻融循环次数与应变速率影响的全级配混凝土的统一破坏准则,可为水工建筑物的设计、维修等提供试验及理论依据。     

单轴状态下混凝土的动力损伤本构模型

本文根据现有的混凝土静力损伤本构模型，结合混凝土在快速变形下的性能试验成果，提出一定的假定，推得混凝土的动力伤本构方程，经与单位和单压状态下的试验成果对比证实，本文提出的理论模型能够较好地描述真实变形过程。     

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。     

冻融循环对钢纤维混凝土动力性能的影响研究

通过对冻融循环劣化后的钢纤维混凝土试件进行动态三轴压缩试验,分析了冻融循环及钢纤维掺量对混凝土轴向极限抗压强度、轴向峰值应变和应力-应变曲线的影响。结合扫描电子显微镜(SEM)分析冻融前后钢纤维混凝土的微观结构。目的在于探明冻融循环对钢纤维混凝土动态力学性能的影响规律,为寒冷地区钢纤维混凝土在实际工程中的应用提供理论参考。结果表明:增加冻融循环次数导致轴向极限抗压强度下降且100次冻融循环后下降速度明显增大,而轴向峰值应变基本呈线性增大。应变速率的增加导致轴向极限抗压强度增大且轴向峰值应变逐渐减小。冻融循环破坏了钢纤维混凝土内部结构,导致应力-应变曲线包围面积减小,钢纤维混凝土吸收能量的能力降低。钢纤维掺量对冻融劣化后混凝土动力性能影响较大,本试验中1%的钢纤维掺量下冻融劣化后混凝土最优。SEM微观结构揭示了钢纤维增强混凝土抗冻性的强化机理,以及过量掺入钢纤维对抗冻性的弱化机理,与宏观试验结果一致。     

掺钢和玄武岩纤维混凝土的冻融循环试验研究

钢纤维和玄武岩纤维能够有效提高混凝土耐久性,利用冻融循环试验,对掺钢和玄武岩纤维的混凝土抗冻性能及其冻融损伤计算模式进行研究。试验结果表明:混凝土抗冻性受到纤维种类和纤维体积掺量影响明显,当掺加体积率1.5%钢纤维和0.05%玄武岩纤维时混凝土抗冻性能最优,可达到F250等级水平。并对混凝土的冻融损伤机理和纤维的增强作用进行深入分析,确定了基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式和基于冻融累积损伤的冻融损伤计算模式。经过试验数据的对比分析,得出基于相对动弹性模量的冻融损伤计算模式精度更高,拟合而成的一元二次函数衰减模式比指数函数衰减模式具有更高的精度,相关系数均达到0.99以上,更适合用来预测纤维混凝土的冻融耐久性。     

用改进Najar能量法分析混凝土单轴受压损伤特性

Najar能量法定义了损伤耗散能和无损应变能,并通过两者的比值确定了混凝土单轴受压情况下的损伤变量。该方法原理清晰,但不能在宏观上很好地描述混凝土单轴受压破坏的实际过程。针对此问题改进了Najar能量法,将混凝土受压过程中的弹性变形和塑性变形剥离开来,定义了一个新的损伤变量。为了对比分析改进前后的方法,进行了不同加载速率下的混凝土单轴压缩试验,并对试验数据加以拟合。以拟合后的试验数据为基础,分别利用改进前后的两种方法计算了混凝土受压过程中损伤变量,得到了改进前后损伤变量随应变变化的关系曲线。对比分析发现,改进后的Najar能量法在计算上更为简便,而且在宏观上更符合混凝土单轴受压的一般破坏规律。同时,这一关系曲线也反映了混凝土材料的应变率效应。