UHTCC加固混凝土梁断裂行为分析

超高韧性水泥基材料(UHTCC)在结构加固改造中具有巨大潜力,运用断裂力学方法研究了UHTCC加固混凝土梁的开裂行为,其中混凝土以及UHTCC的开裂采用虚拟裂缝模型模拟。通过引入裂缝扩展准则以及裂缝口张开位移的协调条件,建立整体控制方程;通过叠加原理计算得到裂缝尖端净应力强度因子,最后得到荷载-裂缝口张开位移曲线。断裂力学方法计算结果与试验结果吻合良好,为UHTCC加固混凝土梁的设计提供了一种有效的计算手段。     

微平面理论在混凝土保护层破坏模式分析中的应用

应用微平面理论分析混凝土保护层的破坏模式。首先总结了微平面理论的基本公式,然后将微平面理论与有限单元法相结合,分析在锈胀力作用下混凝土保护层的开裂全过程。通过与文献中的实验数据比较,验证了本文数值方法的有效性。此外,分析了钢筋直径、钢筋间距和保护层厚度对保护层破坏模式的影响。     

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法. 该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系. 根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线. 收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析. 参数分析结果表明：随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.     

自密实轻骨料混凝土的高温性能

为了保证自密实轻骨料混凝土(Self-compacting lightweight concrete,SCLC)在实际工程中的安全运用,本文分别对强度为C40和C50的自密实轻骨料混凝土试件进行了高温爆裂试验。通过测定混凝土试验前后的质量、超声波速、抗压强度和抗折强度,研究了自密实轻骨料混凝土的高温性能,并和同强度的普通混凝土、轻骨料混凝土和自密实混凝土的高温性能进行了对比。结果表明,自密实轻骨料混凝土比普通混凝土易爆裂,质量损失较大,但是高温后的超声波速和残余强度损失均小于普通混凝土。     

双轴压应力作用下混凝土徐变特性研究

核电安全壳结构承受双向预压应力作用,已有的单轴应力状态徐变计算方法无法计算双向应力下的混凝土徐变变形。考虑双轴应力状态对徐变泊松效应及徐变函数的影响,首先构建了以应力比为参数的双轴徐变泊松比矩阵,基于B4单轴徐变理论模型发展了以Dirichlet级数为表达的双轴受压徐变函数。综合考虑泊松效应及材料黏弹性特性,提出了双轴受压应力下混凝土徐变非线性理论模型。通过计算与试验结果的对比,验证了模型的准确性。最后将该模型应用于预应力损失分析,为服役核电安全壳预应力时变性损失分析及结构延寿性态评估提供了参考。     

自密实轻骨料混凝土断裂全过程分析

为研究自密实轻骨料混凝土的断裂特性,引入以起裂断裂韧度为参数的裂缝扩展准则,采用数值方法分析了自密实轻骨料混凝土三点弯曲梁裂缝扩展的全过程,得到了不同缝高比的自密实轻骨料混凝土梁在三点荷载下的荷载-裂缝口张开位移曲线,并根据裂缝扩展准则,计算了自密实轻骨料混凝土的断裂过程区长度和裂缝扩展阻力曲线。结果表明:试验和计算的荷载-裂缝口张开位移曲线吻合良好,验证了裂缝扩展准则的正确性;试验断裂过程区长度随着裂缝增长先增大,达到完整断裂过程区长度后减小;自密实轻骨料混凝土的裂缝阻力随着裂缝长度增加而不断增大,初始缝高比对裂缝扩展阻力曲线数值和形状的影响并不明显。     

复材纤维筋混凝土梁抗弯力学性能研究

考虑复材纤维(FRP)筋与混凝土之间的拉伸刚化现象,建立了FRP筋混凝土梁的条带法分析程序,对FRP筋混凝土梁的弯曲过程进行数值模拟分析。基于数值结果提出了弯矩-曲率三线性简化模型,该模型可以较好地模拟FRP筋混凝土梁的抗弯性能。在试验验证的基础上,探讨了配筋率及混凝土强度等因素对FRP筋混凝土梁弯曲性能的影响。     

轴对称变厚度圆板反对称弯曲的传递矩阵法

提出了轴对称变厚度圆板反对称弯曲的传递矩阵法。首先,沿环向把圆板离散成一系列圆板和环板单元,圆板和环板单元均按等厚度板处理。由常微分方程求解方法,给出圆板和环板单元的挠度、径向转角、径向弯矩和径向剪力的解析解。其次,基于这一解析解,导出环板单元挠度、径向转角、径向弯矩和径向剪力的传递矩阵和变厚度圆板的总体传递矩阵。这一方法的明显优点是:无论划分多少个单元,总体传递矩阵的阶数始终保持5阶,计算简便,节省内存。最后,通过与有限单元法比较,证实了该传递矩阵方法的有效性。对于指数型变厚度圆板,讨论了指数对圆板最大挠度、最大径向弯矩和最小径向弯矩的影响。     

基于Gamma随机过程的水工钢闸门时变可靠度方法

钢板锈蚀是引起水工钢闸门结构的抗力和刚度退化的主要因素,在水工钢闸门可靠度评估或剩余寿命的评估中,应考虑其不利影响。今结合Gamma随机退化过程的特点,提出了一种考虑抗力退化过程的水工钢闸门结构时变可靠度计算方法。首先根据钢板锈蚀的基本特征采用Gamma随机过程对钢板锈蚀量随时间演化的过程进行了模拟,同时给出了Gamma随机过程参数估计方法和顺序采样方法。然后根据钢闸门抗力的特点确定了衰减函数的表达式并采用Monte-Carlo法计算了不同服役过程中钢闸门时变可靠度变化过程。最后针对具体数值算例讨论了锈蚀速率、初始钢板厚度以及衰减函数形式对时变可靠度的影响。     

大初始缝高比混凝土试件双K断裂参数的试验研究

双K 断裂准则能够定量描述混凝土裂缝的起裂、稳定扩展和失稳断裂。该文采用混凝土三点弯曲梁试件,通过在试验中测得的起裂荷载P_ini、最大荷载P_max及临界裂缝口张开位移CMOD_C计算了初始缝高比为0.3~0.9共7组试件的起裂断裂韧度K_ICini 和失稳断裂韧度K_ICun 。结果表明,当初始缝高比为0.3~0.7时,混凝土裂缝扩展经历起裂、稳定扩展和失稳破坏3 个阶段,双K 参数均是与初始缝高比无关的材料参数;当初始缝高比大于或等于0.8 时,混凝土裂缝起裂后便进入失稳扩展阶段,起裂荷载即为最大荷载,且计算得到的K_ICini 仍与初始缝高比无关。因此,在确定K_ICini 时,仅需测得初始缝高比大于或等于0.8试件的P_max,将P_max作为P_ini直接计算得到K_ICini。同以往的试验方法相比,其结果更为准确且试验方法简单。