围压荷载下混凝土静动力强度的细观力学模型

本文从混凝土细观机理出发,采用翼型裂纹模型分析了围压荷载下混凝土内微裂纹扩展、弯折和相互作用直至材料破坏的过程。采用伪面力法计算了考虑相互作用的弯折扩展裂纹应力强度因子,并通过一些简化得到了显式的表达式。在假定混凝土的断裂韧度不随加载速率变化的前提下,分析和计算了不同围压荷载下的混凝土静动力强度,并与试验结果进行比较。结果表明,本文提出的模型能较好地反映围压荷载下混凝土的静动力特性和破坏机理。     

真实水荷载对混凝土强度影响的试验研究

为了了解混凝土材料在水环境中的力学性能,本文试验研究了混凝土在水中及三轴应力状态下的抗压强度特性。试验在大型多功能静动三轴仪上进行,混凝土试件采用Φ100mm×200mm圆柱体试件,试验中考虑了不同的水荷载作用方式、围压和湿度含量的影响。试验的水荷载作用方式分为机械围压(试件密封)和真实水围压(试件不密封)两种。围压大小分别为0、2和4MPa。为了确定湿度对混凝土强度的影响,进行了干燥和饱和两种湿度混凝土的三轴压缩试验,并进行对比。试验研究表明,试件密封条件下,干燥和饱和混凝土的强度均随围压增加且效应明显,但干燥混凝土比饱和混凝土的围压效应更显著;在试件不密封条件下,混凝土三轴强度比密封条件下的强度低。试件不密封条件下,饱和混凝土的三轴强度接近其单轴强度,但干燥混凝土强度降低较大。文中还基于混凝土内部孔隙水压力和外部水荷载的相互作用机理,对试验结果进行了初步解释。     

岩石,混凝土类材料断裂损伤过程区的细观力学研究

提出了一种描述岩石、混凝土类材料断裂损伤过程区的细观力学模型，用于分析材料的非线性断裂的微观模型。模型考虑了岩石，混凝土材料内部随机分布的骨料，胶结质，微裂隙和了孔洞等不均质因素，在数值分析中，采用网格模型模拟计算裂缝尖端微裂缝损伤过程区的扩展过程，研究表明，损伤过程区是由于材料内部细观结构的不均质性而产生的，其形状是分形规律树枝状的微裂纹网络，各裂纹间互相影响抑制，从而对宏观裂缝的扩展起劣化和屏     

孔隙水压对混凝土抗压强度影响的初步研究

混凝土内存在着孔隙、微裂纹等结构,压力水在混凝土内渗流的过程会不同程度使混凝土的微观结构发生改变,造成损伤,使其强度降低。对混凝土标准立方体试件外部施加压力水头,并充分考虑压力水在混凝土内的运动时间,让其在压力水中静置一定时间,使其充分发生渗透破坏,由此来研究混凝土不同渗流时间内、不同孔隙水压对混凝土抗压强度的影响规律。试验结果表明：在孔隙水压的作用下,混凝土抗压强度有所降低,并随着孔隙水压的增加强度逐渐降低;在未达到恒定渗流前,随着外围水压作用时间延长,混凝土强度仍会下降。     

饱和混凝土有效模量及有效抗拉强度研究

孔隙水的存在对混凝土的有效弹性模量及强度等力学性能产生很大的影响。采用三相球模型理论分析得到了饱和混凝土的有效体积模量与孔隙率之间的定量关系;不考虑孔隙水的抗剪能力,获得了饱和混凝土的有效弹性模量、泊松比与孔隙率的定量关系。基于最大拉应力准则,推导得到了饱和混凝土的有效抗拉强度及其峰值应变与孔隙率之间的关系。理论分析结果与Yaman等的试验结果吻合良好,表明本文方法能够用来预测饱和混凝土的有效弹性模量;与干燥混凝土相比,孔隙水的存在使得饱和混凝土弹性模量和有效抗拉强度均有所提高。     

裂纹尺寸对混凝土抗压强度的影响规律和动态断裂韧度计算方法研究

目前,学者普遍认为裂纹尺寸对混凝土抗压强度的影响不大,并采用较为复杂的方法计算混凝土动态断裂韧度。为全面分析混凝土内部缺陷对混凝土力学性能的影响,并简化动态断裂韧度的计算方法。文中利用线弹性断裂力学理论,探讨了裂纹尺寸对混凝土抗压强度的影响规律,研究表明,当分支裂纹间距一定时,混凝土抗压强度随裂纹尺寸的增大而降低。基于上述研究,给出了不同含水率下混凝土动态断裂韧度的近似计算方法。模型计算结果与宏观试验现象较为一致,表明文中计算模型可以较好地反映混凝土的动态断裂特性。     

饱和湿态混凝土有效模量及有效抗拉强度研究

孔隙水的存在对混凝土的有效弹模及强度等力学性能产生很大的影响。采用三相球模型分析得到了饱和湿态混凝土的有效体积模量与孔隙率之间的定量关系;不考虑孔隙水的抗剪能力,得到了湿态混凝土的有效弹性模量和泊松比。基于最大拉应力破坏准则,推导得到了饱和湿态混凝土的有效抗拉强度及其峰值应变与孔隙率之间的定量关系。理论分析结果与Yaman的试验结果吻合较好,表明了本文方法能够用来预测饱和湿态混凝土的弹性模量;与干燥混凝土相比,孔隙水的存在使得湿态混凝土弹性模量和有效抗拉强度均有所提高。     

水下工作的混凝土结构强度影响因素分析

经常在水环境中工作的混凝土建筑,在外界水压及混凝土内外渗透压力的影响下,水会渗透到混凝土结构中。孔隙水的存在,不仅会使混凝土内部产生孔隙水压力,而且外界水渗入时携带的某些微粒子对混凝土产生造成化学侵蚀,使混凝土的力学性能发生改变,对混凝土结构的强度和耐久性产生一定的影响。因此,本文主要对在水环境工作下混凝土结构强度的影响因素进行了分析,为混凝土结构设计提供依据。     

饱和软岩受压硬化、强度折减及本构模型

单轴压试验验证了常见低渗透的饱和软岩受压前期刚度加大、强度减小。引进孔隙水影响因子建立了饱和软岩本构模型。有限单元法计算结果表明，该本构关系的计算结果和试验相似，也反映了孔隙水承担部分压力荷载，并在材料中产生了横向拉应力，以及软岩的饱和强度折减现象。     

不同初始静态荷载下混凝土动态抗压特性试验研究

利用大连理工大学自行研制、改造的大型液压伺服混凝土静动试验系统进行动态压缩试验，研究应变速率以及初始静态荷载对混凝土动态强度和变形特性的影响。试验结果表明，随着应变速率的增加，混凝土的强度有增加的趋势；初始静态荷载对混凝土的动强度影响明显，随着初始荷载的增加，动强度有降低的趋势；在初始静态荷载较大时，动强度降低的趋势更为明显；动强度随初始静态荷载变化规律接近指数函数。同时发现，在应变速率发生变化的位置，切线弹性模量也发生改变；在较大初始静态荷载作用时，切线模量的改变尤为显著，值得引起重视。     

砂状钢渣对混凝土抗压强度及早期抗裂性能的影响

通过试验研究了以砂状钢渣作为拌合料对混凝土抗压强度、早期抗裂性能的影响,并分析其影响机理。结果表明：水灰比为0.35时,随着砂状钢渣掺量的增加,混凝土的早期抗裂性能增强;从抗压强度角度考虑,砂状钢渣在混凝土中存在的最优掺量是30%。     

饱和砂土静动力剪切特性对比分析

在相同的初始应力条件下,通过进行循环扭剪试验和单调剪切试验,对比了初始固结应力状态完全相同时,饱和砂土的静动力剪切特性的相关性。试验结果表明,在初始固结应力状态相同的情况下,单调剪切和循环扭剪过程中,应力-应变关系的应变软化和硬化特性与流滑变形和循环流动特性具有密切的相关性,尽管在两种加载模式下都出现应变软化特性,但偏应力比增长均表现出硬化特性,增长模式也几乎一致,能作为静动力本构模型的物理基础。这一结果为对静力条件下的弹塑性模型进行修正和推广,从而进一步描述动荷载条件下的应力-应变特性的本构模型的建立提供了依据。