水泥土组成矿物的热重-热力学模拟联用分析

针对常规微观测试技术难以准确分析水泥土矿物组成的问题,提出联用热重分析与热力学模拟的方法,综合分析水泥土的矿物组成与过饱和度(SI).制备了水泥与土干重比为1∶9的基准水泥土,以及炼钢厂回转炉底灰(SLA)替代5%~100%水泥的改性水泥土,测试其无侧限抗压强度,并采用所提出的方法分析混料后5~672 h内水泥土关键矿物组成的赋存特征,以探明SLA对水泥土性能的改性机理.结果表明:热力学模拟可以定量表征水泥土矿物组成的赋存状态,有效弥补热重分析难以区分吸热峰重叠矿物的不足;SLA主要通过提升水泥土孔隙液中Ca(OH)₂的SI来提升水泥土的长期强度.     

不同溶液环境下钢纤维混凝土试件之间的尺寸效应

以研究钢纤维混凝土试件之间的尺寸效应为目的,通过试验,对不同尺寸试件在腐蚀龄期内的抗折强度和抗压强度进行测试,按照定义的抗压和抗折强度尺寸效应计算方法,研究不同浸泡环境下试件之间的尺寸效应值。结果表明,不同环境下,相同尺寸棱柱体试件的折后抗压强度折算到标准试件抗压强度的尺寸换算系数是相同的,不同尺寸的棱柱体试件及其标准试件的抗压强度尺寸效应值分别为0.94、0.86、1.00;其抗折强度尺寸效应值分别为0.73、0.77、1.05。本工作为在腐蚀试验中采用小尺寸试件代替标准尺寸试件提供可靠的理论依据。     

混凝土材料非线性对拱坝抗震安全评定的影响研究

研究地震激励下混凝土材料非线性的动力行为,建立模拟地震激励下大坝非线性动力损伤的理论与方法,对于大坝抗震安全评定具有重要意义.本文以小湾拱坝为例,引入损伤因子,利用塑性损伤模型来模拟拱坝的材料非线性行为.对拱坝坝体上、下游最大主应力、坝体位移、裂缝开展范围及坝体超载安全系数几方面进行研究分析,结果表明坝体材料非线性对坝体动力响应影响显著,塑性损伤模型比线弹性模型能更好地模拟坝体在地震激励下实际的受力行为、变形和损伤程度.从而,本文进一步揭示拱坝动力损伤灾变机理,为进行大坝抗震安全评定与设计提供理论基础.     

钢筋混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程模拟

改进后的扩展有限元法位移函数能够更好地反映真实的裂缝尖端渐近位移场,而且无需后处理便可求得应力强度因子,从而为分析裂缝扩展过程提供了便利。为研究钢筋混凝土三点弯曲梁裂缝扩展过程的规律,采用改进后的扩展有限元方法模拟了不同配筋率和不同钢筋位置的三点弯曲梁。文中阐述了改进后扩展有限元法的基本原理,利用虚功原理推导了其支配方程,并介绍了钢筋混凝土三点弯曲梁的应力强度因子计算方法。研究表明:对于超筋结构,起裂断裂韧度与试件配筋率无关;钢筋处于临界位置时起裂韧度与失稳韧度均达到最小值0.567和1.666 9 MPa·m0.5,且钢筋贯穿裂缝时的断裂韧度小于钢筋未贯穿裂缝时的值,对含有宏观裂缝的结构进行锚杆加固时应将锚杆置于裂缝前端。     

复杂结构体系中声发射传播与能量衰减特性试验研究

为研究声发射信号在水电站厂房等复杂组合结构中的传播性能,在复杂梁柱结构中各代表位置布置了多组声发射探头并采集拟声发射信号,研究了声发射信号在混凝土结构、圆形空心钢管柱,圆形钢管混凝土柱中的传播性能,并对比了功率谱图及声发射参数。结果表明:(1)声发射信号传播经过柱体时有明显的能量衰减,且经过圆形钢管混凝土柱的能量衰减程度大于圆形空心钢管柱;(2)声发射信号从混凝土结构传至圆形钢管混凝土柱时,能量衰减率大于混凝土结构中的传播,能量衰减主要集中在10~50 kHz频率段;(3)声发射信号从混凝土结构传至圆形空心钢管柱中时,探头所接收表征能量值大于源信号处能量值。柱体影响范围内,传播经过圆形空心钢管柱的声发射信号等效传播速度大于混凝土中传播速度。对于圆形钢管混凝土柱,等效速度小于混凝土中传播速度。研究成果对复杂结构体系声发射检测具有重要参考价值。     

带裂缝混凝土轴拉力学性能及Kaiser效应试验研究

为了解带裂缝混凝土在轴拉荷载作用下的力学特性和在变幅循环荷载作用下声发射Kaiser效应,设计了3种带不同初始缝长的混凝土轴向拉伸试验,详细分析了初始缝长对混凝土轴拉强度、断裂韧度、弹性模量等力学参数和声发射Kaiser效应的影响。结果表明:随着初始缝长的增加,混凝土弹性模量保持不变,断裂韧度逐渐增加,轴拉强度与初始缝长呈线性递减关系;在变幅循环荷载作用下,混凝土表现出明显的Kaiser效应,随着荷载水平的提高,Kaiser效应逐渐减弱;当缝高比小于0.4时,Kaiser效应随初始缝长的增大逐渐增强;Kaiser效应本质上是由混凝土内部损伤程度决定的。此外,混凝土轴拉强度的大小会影响其在低荷载水平作用时声发射信号的强弱,据此可判断混凝土试件强度的高低。     

大尺寸混凝土试件断裂过程中的声发射信号特性分析

为研究混凝土断裂过程中声发射参量的特性及其在同组试件之间的离散性,设计了4组混凝土三点弯曲梁试件进行损伤断裂全过程试验。通过分析试验得到的声发射参量特性值表明:声发射参量中振铃计数和能量均能很好的表征混凝土从起裂、稳定扩展到失稳扩展的损伤断裂全过程;门槛值的变化对振铃计数造成的影响最为显著,但在同组试件之间振铃计数的离散性小,且试件尺寸越大,声发射各参量离散性越小,表明声发射参量能够揭示大尺寸混凝土的损伤断裂破坏机理。     

预应力钢-混凝土连续组合梁抗弯性能试验

为研究预应力钢-混凝土连续组合梁的抗弯性能和内力重分布情况,设计了7根简支组合梁、3根连续组合梁以及1根连续纯钢梁进行抗弯性能试验。试验结果表明:预应力连续组合梁抗弯性能良好,对负弯矩区的混凝土翼板施加预应力能明显提高组合梁的截面刚度,减缓连续组合梁的开裂,同时也降低了截面滑移;预应力筋内力增量与荷载、挠度均呈现较好的线性关系。     

不同类型混凝土断裂特性研究

通过对国内外现有7种断裂模型的分析总结,结合我国实际国情,引出了由我国学者徐世教授提出的双K断裂模型,参照我国《水工混凝土断裂试验规程》给出的两种常见断裂测试试验方法(楔入劈拉法和三点弯曲梁法)中起裂断裂韧度和失稳断裂韧度的计算过程,总结前人的研究成果,详细介绍了普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土、纤维混凝土4种常见混凝土的断裂性能。     

超大跨径变截面钢筋混凝土拱式渡槽抗震分析

结合跨径200m的超大跨径变截面拱式渡槽的结构设计方案,通过建立有限元模型,对渡槽进行了动力特性和地震响应分析。结果表明,设计方案拱轴系数的取值合理,拱脚偏心弯矩引起的拉应力在允许范围内;变截面的做法增大了拱脚截面刚度,增强了拱圈的稳定性,有效地减小了起控制作用的拱脚处的轴向拉应力,可满足渡槽抗震要求。