不同应变速率下混凝土吸能特性及尺寸效应的研究

为了解混凝土的尺寸效应,进行了混凝土动态抗压性能试验,分析了在不同试件尺寸(150,300,450 mm立方体)不同应变速率(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下混凝土的应力-应变全曲线、吸能特性,并基于Bazant尺寸效应理论建立了含应变速率效应的混凝土强度的尺寸效应模型。结果表明,混凝土力学性能存在明显的尺寸效应和速率效应;混凝土单位体积的吸能能力随试件尺寸的增大而降低;在应变速率较小时,混凝土的吸能能力随应变速率的增大而增加;但应变速率超过一定值后,混凝土吸能能力增加不明显;混凝土应变软化程度随试件尺寸的增大而加深;在一定程度上,峰后应变软化程度取决于试件几何尺寸。     

沥青混凝土应力-应变关系试验研究

目前沥青混凝土在水利工程建设应用中，急需搞清楚沥青混凝土的力学性质尤其是应力-应变关系。对沥青含量为8．5％、10．5％、12．5％的3种沥青混凝土材料分别进行了不同温度和不同周围压力条件下的三轴试验。试验研究结果表明：沥青混凝土的力学性质受温度、沥青含量、围压、骨架粒径大小等因素的控制，其抗剪强度随着温度的增高而减小、随着沥青含量的增加而减小、随着周围压力的增大而增大；沥青混凝土具有弹塑性变形的特征，其应力-应变曲线基本符合双曲线模型(Duncan—Chang)；利用改进的双曲线模型进行曲线拟合，得出的拟合曲线与试验曲线基本吻合。     

塑性混凝土单向受压应力-应变关系的试验研究

通过棱柱体试件的单向受压试验,研究了水胶比和龄期对塑性混凝土单向受压的应力-应变曲线的影响。研究结果表明,单向受压下塑性混凝土的峰值应力随水胶比增加而减小,随龄期的增加而增大,其峰值应变基本在3.000με以上,平均值为3.528με;塑性混凝土应力应变曲线上升段斜率、下降段曲率及陡峭程度均随水胶比的减小或龄期的增加而增大;塑性混凝土单向受压中吸收的能量随峰值应力的增加而线性增加。通过对试验结果的分析,建立了塑性混凝土弹性模量、吸收能量、应力-应变曲线参数a1和a2与峰值应力间的关系式及峰值应力、a2与水胶比和龄期间的关系式。在此基础上,提出了考虑水胶比和龄期影响的单向受压下塑性混凝土应力-应变关系数学表达式。     

自密实混凝土的应力-应变关系

对自密实混凝土与普通混凝土的应力-应变关系进行了对比试验,研究了自密实混凝土在受压过程中的变形,指出其与普通混凝土的应力-应变关系曲线基本相似,只是各个特征点的位置和取值有所变化。     

钢管超高性能混凝土短柱轴心受压应力-应变关系试验研究

为研究钢管超高性能混凝土短柱轴心受压性能,通过改变钢管壁厚,设计５组共计１５个试件,采用静力试验研究试件应力-应变曲线及破坏模式,分析钢管壁厚对轴压性能的影响规律。试验结果表明,试件均为强度破坏;钢管超高性能混凝土短柱轴心受压全过程主要分为弹性段、弹塑性段和平稳段三个阶段;混凝土强度和钢管壁厚对试件应力-应变关系曲线影响较大;提高混凝土强度和钢管屈服强度均能显著提高试件承载力。基于试验,提出钢管超高性能混凝土轴压短柱计算公式。     

沥青混凝土应力—应变特性研究

本文通过对沥青混凝土就－应变关系进行分析研究，提出了修正的邓肯－张双曲线计算切线模量，修正的但尼尔公式计算切线泊桑比的新方法，同时也提出了沥青混凝土材料新的破坏准则，可用于沥青混凝土心墙土石坝非线性应力－应变计算分析。     

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。     

不同应力路径对垃圾土应力-应变关系的影响

利用GDS多功能三轴仪对K0固结的垃圾土样进行了七条应力路径的三轴试验,探讨了不同应力路径下垃圾土的应力-应变关系,给出了q-εs、p′-εv、p′-εs和q-εv的关系曲线。结果表明:垃圾土偏应力随剪应变几乎呈线性增加,表现出明显的加工硬化特征。同等剪应变的情况下,当Δp为正Δq也为正时,应力比(η=Δq/Δp)较大的应力路径对应的偏应力较小;当Δp为负Δq为正时,应力比较大的应力路径则表现出较高的抗剪强度。偏应力q不仅与剪应变有关同时也与体应变有关,球应力p不仅与体应变有关还与剪应变有关,填埋方式对垃圾体的应力和应变分布有重要影响。更多还原     

钢纤维混凝土轴拉应力-应变特性的试验研究

本文采用环氧粘接法对4种纤维混凝土材料进行了轴向拉伸试验，成功地获得了材料的应力-应变全曲线。根据其试验曲线是否出现第二峰值，把纤维分为增强与增韧两大类。通过分析表明：不同的纤维形式对混凝土材料的作用机理有较大的差异。在工程应用中，应根据纤维混凝土材料的用途来选择纤维类型。     

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。     

混凝土单轴动态压缩特性试验研究

大连理工大学研制的大型静动态电液伺服三轴试验系统,对立方体混凝土试件在不同应变速率下进行单轴动态压缩试验,分析研究了混凝土材料在不同应变速率下的强度与变形特性。在试验基础上给出了混凝土动态抗压强度、弹性模量与应变速率之间的经验公式。     

烧结砖瓦再生骨料级配对混凝土力学性能的影响

通过对废弃烧结砖瓦再生骨料混凝土在单向受压条件下的力学性能试验,研究废弃砖瓦骨料不同级配对再生混凝土受压力学性能的影响规律,分析直接拌合与用相同水灰比的水泥浆搅拌后拌合两种不同方法分别对再生混凝土强度的影响,通过对比筛选出适合推广使用的再生砖瓦骨料的最优级配粒径范围及拌合方法。     

全级配混凝土在破坏时的应力和变形关系

为了探讨全级配大骨料混凝土的多轴受力状态，本文采用试验的方法比较了全级配混凝土和湿筛混凝土在双轴拉压受力情况下在破坏时的强度和变形特性。通过对试验结果的分析看出，不论混凝土试件的骨料和尺寸大小如何，其破坏时的极限应力包络线都是相似的，并都可近似用一直线来代替，文中给出了这些极限应力的回归表达式。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时混凝土的主拉应变与其平均应力具有较高的相关性，而混凝土的主压应变则与在受压方向上的最大压应力值同混凝土的单轴受压强度的比值具有较高的相关性。全级配混凝土与湿筛混凝土在破坏时的应力应变关系曲线具有相似的外形，其本构关系曲线可用统一的模式来描述。最后，用三组图形比较了试验测量结果和给定的本构关系方程的吻合性。     

初始静荷载下的混凝土动力强度研究

在土木工程中,混凝土结构都不可避免的会承受动力荷载,并且混凝土结构的动力荷载总是在一定静力荷载基础上叠加的,但现有大多数研究都是基于材料直接承受动力荷载进行的,因此有必要研究初始静荷载对混凝土动力特性的影响。本文计算了含裂纹体在不同初始静荷载下的动力响应,在直接承受动力荷载的混凝土强度与加载速率关系基础上,研究了不同初始静力荷载下动力荷载惯性和破坏时间的关系;在适当简化下分析了初始静荷载对混凝土的动力抗拉、抗压强度的影响规律,对现有文献中的试验现象做出了定性的解释和定量的分析,可为混凝土结构动力分析提供参考。     

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。     

动态荷载作用下细观混凝土的尺寸效应研究

混凝土材料的尺寸效应问题是很复杂的但同时又非常重要。为了研究动态荷载作用下混凝土的尺寸效应,从数值试验出发,根据自行编制的程序,生成随机骨料模型,应用塑性损伤本构,数值计算了不同尺寸下混凝土的动态破坏强度。结果发现:在相同的加载速率下,随着试件尺寸的增大,材料的强度在增大,破坏位移也在增大;混凝土的动强度随应变率的增加而提高,当随着试件尺寸的增大时,其动强度的增大幅度更为明显。     

有侧压混凝土动态劈拉力学性能试验研究

为模拟混凝土结构在地震等动态荷载作用下的真实应力状态,进行不同侧压力下的混凝土动态劈拉试验。对混凝土劈拉强度、峰值应变、弹性模量等力学性能与应变速率、侧压力之间的变化规律展开深入的分析,并基于统计分布理论改进了Mazars劈拉本构模型。研究结果表明,侧压力作用下混凝土劈拉受荷的力学性能仍具有率效应,应变速率和侧压力的增大均会引起混凝土劈拉强度与劈拉弹性模量的提高,混凝土动态峰值应变会随侧压力增大呈现出先减小后增大的变化规律。改进后的本构模型对不同侧压力下的混凝土动态劈拉应力-应变曲线拟合效果都很好,其中上升段拟合参数c值受应变速率与侧压力的双重影响,而下降段拟合参数A_T和B_T值则主要由试验条件决定。与其他学者的数据进行拟合比较,可以发现该模型具有很好的适用性。     

单轴压缩下泡沫混凝土的强度特性研究

以水泥、粉煤灰、矿渣为胶凝材料,水胶比0.43,按照质量比16∶3∶1制备出不同气泡含量泡沫混凝土。通过室内试验,对不同气泡率下(0%~74.23%)泡沫混凝土进行单轴压缩破坏试验,得到其不同龄期下(7 d、14 d、28 d)的抗压强度和破坏形态,建立了强度与龄期和气泡率之间的关系。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩下经过密实、弹性、屈服、破坏四个阶段,其抗压强度随泡沫含量增大而减小,在一定范围内随着龄期增大而增大;泡沫混凝土抗压强度与气泡率之间成指数关系,且一致性良好;对于气泡含量高的试样,其破坏形态表现出低强度脆性破坏特征,在中部形成较宽裂缝,而对于气泡含量低的试样,其破坏形态与普通混凝土基本一致。