仿真混凝土材料动态拉伸试验研究

通过直接拉伸试验和劈拉试验研究仿真混凝土材料动态受拉特性,为混凝土坝动力模型试验提供相关材料参数,研究其与原型混凝土材料的匹配问题。在应变速率10-5/s至10-1.08/s范围内对试件进行拉伸试验研究,给出拉伸曲线方程,并分别对仿真材料的强度、峰值应力处应变、弹性模量给出考虑率相关的经验公式,分析泊松比、吸能能力、破坏形态与应变速率的关系。通过与混凝土动态拉伸特性以及破坏形态对比,得出结论:仿真混凝土材料适合模型动力试验;其动态拉伸特性和混凝土材料表现出一定的相似性,但极限拉伸强度和吸能能力等方面率相关性更明显,在进行模型与原型的相似关系设计以及高坝模型动力破坏试验分析时,需充分考虑仿真材料的率相关特性以得到合理的高坝模型试验结论。     

历经荷载历史的混凝土动弯拉特性研究

混凝土结构在使用过程中,受到的荷载情况比较复杂,并且不同荷载作用下的应变速率也相差很大,而混凝土动态抗弯拉力学性能在应力历史方面的研究起着重要的作用。因此在对前人研究方法和结果总结的基础上,针对中低强度混凝土被广泛使用的现状,利用MTS加载装置和先进的数据采集仪,采用适当的试件制作方法和加载工艺,当应变速率分别为10-6/s、10-5/s、10-4/s时,对强度为C35的混凝土试件,进行了相应的动态抗弯拉试验,分析了应变速率和应力历史对混凝土动态抗弯拉力学性能和变形性能的影响。试验结果表明:随着应变速率的增大,经历荷载历史后,混凝土的动态抗弯拉强度逐渐增大,同时,混凝土的动态抗弯拉弹性模量也呈增长趋势,峰值应变较直接加载而言,数值变大;混凝土的泊松比受荷载历史和应变速率的影响不大。     

预静载对全级配混凝土梁动弯拉强度的影响

为了探讨预静载对全级配混凝土梁动弯拉强度的影响,本文从全级配混凝土的细观层次出发,将梁的纯弯段视为由水泥砂浆、粗骨料及两者间的黏结带所组成的复合材料。采用既考虑应变率强化效应又计及损伤弱化效应的动态本构模型反映细观单元的损伤退化。通过自编的以位移控制的有限元程序对全级配混凝土梁在不同预静载作用下的破坏机制进行了数值模拟,给出了相应的应力一应变曲线和动弯拉强度。计算结果显示：全级配混凝土梁的动弯拉强度随着预静载的增加而上升。     

钢纤维再生混凝土剪切性能的正交实验研究

地震后,科学的处理和再利用废弃混凝土成为降低灾区环境污染、开发新型材料的关键问题。为研究水灰比、再生粗骨料掺量和钢纤维掺量3个因素对钢纤维再生混凝土剪切性能的影响,采用正交试验法设计了27根等高变宽梁进行连续加载试验。试验结果表明:水灰比为0.35、再生粗骨料取代率为20%和钢纤维体积掺量为1%的配合比条件下,钢纤维再生混凝土的抗剪强度和峰值剪切模量可达到最高;主拉应变ε1p、主压应变ε3p和剪应变γp随抗剪强度τp的增大而提高,经线性回归分析得出钢纤维再生混凝土试块的峰值应变与抗剪强度的关系式。     

再生混凝土受压循环试验研究

着眼于再生混凝土的应用,为了解再生混凝土与普通混凝土在循环荷载下损伤性能的差别,进行了本次试验研究。采用0%,50%和100%3种取代率,70mm×70mm×148mm棱柱体试件,电-液伺服试验机,等位移速率加载。试验结果表明,相同残余应变时再生混凝土的损伤系数随再生骨料取代率的增加而增加。     

不同应变速率CFRP约束混凝土单轴受压本构关系的试验研究

针对目前我国尚无CFRP约束混凝土方柱在不同应变率下的动态试验研究,设计了一套能够满足不同应变速率的动态单轴受压试验装置,并对83个碳纤维布约束混凝土在不同应变速率、不同包裹层数、不同混凝土强度下进行了单轴受压试验研究,得到了不同应变速率下CFRP约束混凝土的轴向应力应变关系.试验结果表明,不同应变率下其应力应变曲线的形状大致相同,随着加载速率的提高,CFRP约束混凝土的抗压强度也也随之提高.     

高应变率下再生橡胶颗粒改性混凝土受压破坏细观数值模拟

再生橡胶颗粒改性混凝土作为一种绿色的新型混凝土材料,具有低弹性模量、大变形、高阻尼、能量耗散多及抗裂性能好等特点,引起了国内外土木工程界特别是混凝土界的广泛关注和研究。然而,目前该领域所进行的研究多为再生橡胶颗粒改性混凝土的动力特性及其在静载作用下破坏规律;而对动力荷载作用下再生橡胶颗粒改性混凝土动态响应及破坏的相关研究则很少涉及。在高应变率下,再生橡胶颗粒改性混凝土是否仍然保有其大变形、高能量耗散和良好的抗裂性能的优点,是否具有卓越的抗爆炸抗冲击性能,成为该领域一个很有意义的科学问题。本文利用有限元显式动力分析软件建立了包含水泥砂浆、粗骨料两相的普通混凝土随机细观模型,以及包含水泥砂浆、粗骨料、橡胶颗粒三相的再生橡胶颗粒改性混凝土随机细观模型,通过在静力荷载作用下普通混凝土和再生橡胶颗粒改性混凝土的破坏分析和比较,验证了建立的混凝土随机细观模型的合理性。在此基础上,研究了再生橡胶颗粒改性混凝土在冲击荷载作用下受压破坏的破坏规律,通过与普通混凝土的比较,揭示了再生橡胶颗粒改性混凝土在高应变率下的受压破坏的特点,为其进一步应用于建筑结构的抗爆抗冲击提供理论基础和技术支持。     

高强轻骨料混凝土柱抗震性能研究进展

高强轻骨料混凝土具有诸多优势,是一种具有良好应用前景的绿色建筑材料,但因弹性模量低,延性问题突出。强震作用下,结构的延性是确保结构及构件不发生脆性剪切破坏的关键,其中柱延性和承载力是保证结构避免倒塌的前提。由于高强轻骨料混凝土脆性明显,吸收和耗能能力差于普通混凝土,故延性破坏机制的实现更为重要。对Serena进行的6根不同配箍率和骨料种类的高强轻骨料混凝土柱及2根普通混凝土柱的承载能力和延性进行了分析。分析表明:采用约束配箍的高强轻骨料混凝土柱的承载能力与普通混凝土柱的相当,且延性较普通配箍有明显改善,与普通混凝土的延性较为接近,故建议提高横向配箍以增加构件延性。     

三轴受压再生混凝土强度及变形性能试验研究

采用正交试验法设计16组不同配合比的试件,分析常规三轴受压条件下,水灰比、再生粗骨料取代率、聚丙烯纤维掺量及围压4种因素对再生混凝土强度及变形性能的影响。试验结果表明:常规三轴受压条件下,再生混凝土峰值应力与单轴受压峰值应力及围压之间存在一定的线性关系;围压对峰值应力及应变影响较为显著,水灰比影响次之,再生粗骨料取代率及聚丙烯纤维掺量影响不明显。     

再生混凝土短柱抗震性能试验研究

本文进行了4个剪跨比为1.75的再生混凝土短柱模型抗震性能对比试验,模型按1/2缩尺。模型1为普通混凝土短柱,模型2为再生粗细骨料取代率均为50%的再生混凝土短柱,模型3为再生粗细骨料取代率均为100%的再生混凝土短柱,模型4为再生粗细骨料取代率均为100%且带交叉钢筋的再生混凝土短柱。分析了各模型的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、位移延性、耗能能力、破坏形态。研究表明:随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度、承载力、耗能能力明显下降;加设交叉钢筋的试件抗震性能显著提高;再生混凝土柱可以在轴压比较小的结构中应用。提出了基于再生混凝土强度折减的承载力简化计算方法,计算结果与实测值符合较好。     

微粒混凝土基本力学特性及其影响参数的试验研究

微粒混凝土主要用于混凝土结构模型试验,它是一种由小粒径骨料、水泥和水按一定比例组成的混凝土。由于骨料粒径变小引起了混凝土力学性能的改变,确定微粒混凝土的力学性能的影响因素是模型试验的一个关键问题。主要考虑水泥强度等级、水灰比和砂率的影响,采用正交试验法设计微粒混凝土的配合比,制作了两批试件,各16组,研究了上述因素对微粒混凝土轴心抗压强度和弹性模量的影响。结果表明,水泥强度等级和水灰比对微粒混凝土轴心抗压强度的影响显著,且水泥强度等级影响最大;水灰比和砂率对微粒混凝土弹性模量的影响显著,且水灰比影响最大。     

基于延性破坏准则的再生混凝土柱抗震性能研究

为揭示再生混凝土柱的性能退化机理,根据拟静力试验现象和试验数据,对再生混凝土柱的破坏进行了量化研究。首先进行了Park-Ang破坏准则和延性破坏准则的计算验证,统计分析结果表明延性破坏准则可用于再生混凝土柱破坏计算研究。基于延性破坏准则对再生骨料取代率与混凝土强度、破坏指数的量化关系进行了研究,建立了混凝土强度退化与破坏指数的函数关系;从再生骨料界面结合能力、粘结性能和强度变化三个方面对再生混凝土柱性能退化规律进行了解释说明,考虑再生骨料取代率和混凝土强度的影响,提出了改进的再生混凝土柱延性破坏准则。研究结果表明：考虑混凝土强度影响的改进延性破坏准则计算结果更接近于1.0,且离散性较低,更准确的定义了再生混凝土柱的破坏。综合再生混凝土柱试验现象、破坏规律及破坏指数计算结果,给出了再生混凝土柱的延性准则破坏评价标准,相关研究成果可用于再生混凝土柱的破坏评估和震损鉴定。     

型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型研究

为建立型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型,进行了6个1/2比例的型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭试验。试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比、配钢率和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回特征的影响。通过对试验结果的回归分析及其理论分析,及扭矩-扭率骨架曲线特征点的计算公式,提出了反复加载下强度退化率和卸载刚度的确定方法。并建立了型钢混凝土复合受扭构件的扭矩-扭率恢复力模型,可供型钢混凝土复合受扭构件非线性地震反应分析和工程设计参考。     

三级配混凝土梁在动荷载作用下的数值模拟

从三级配混凝土的细观层次出发,将梁的纯弯段视为由水泥砂浆,粗骨料及两者间的粘结带所组成的复合材料.采用既考虑应变率强化效应又计及损伤弱化效应的动力本构模型反映细观单元的损伤退化.通过自编的以位移控制的有限元程序对三级配混凝土梁在冲击荷载和三角形循环荷载作用下的破坏机制进行了数值模拟,给出了相应的应力-应变曲线和动弯拉强度.研究结果表明数值模拟所得的结果与实验结果吻合较好.     

不同再生骨料取代率再生混凝土柱抗震试验研究

进行了1根普通混凝土柱和3根不同再生骨料取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究,模型按1/2缩尺。在试验基础上,分析了其承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性、耗能能力、破坏形态等,提出了基于混凝土强度折减的承载力实用计算方法。研究表明:随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降,抗震能力呈下降趋势。再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。     

再生混凝土框架抗震性能非线性研究

首先通过13组39个棱柱体试件,研究了不同取代率下(普通混凝土,30%,50%,70%,100%)再生骨料混凝土(RAC)弹性模量、应力-应变曲线等变化规律,确定了RAC适宜的本构方程。然后基于试验所得到的在50%取代率条件下再生混凝土材料的参数,利用ANSYS有限元软件分别建立了该RAC及普通C30混凝土两个单榀框架的有限元模型,并进行了拟静力试验模拟非线性分析,通过对所得到的滞回曲线进行分析,结果表明:相对于普通混凝土而言,50%取代率的RAC框架具有更好的耗能能力,并能够应用于实际工程中。     

在三轴压缩下大理岩循环加载实验的初步研究

在围压10、50、100和200MPa,应变率5×10^-5/s和室温条件下,采用山东掖县大理岩岩样,在800t高温高压伺服三轴流变仪上进行了连续加载和循环加载实验.对岩样的残余强度和弹性模量的变化等问题进行了初步研究.得出:在低围压下（<100MPa）,残余强度与超过极限强度后的循环加载次数有关;超过极限强度后加载弹性模量随着非弹性应变的增加而减小,并趋于一个极限值.在高围压下（≥100MPa）,残余强度几乎与超过极限强度后的循环加载次数无关;超过极限强度或者产生应变强化后加载弹性模量几乎不随非弹性应变的增加而减小.     

钢管再生混凝土柱的抗震破坏机理与损伤分析

为研究钢管再生混凝土柱的抗震破坏机理与损伤演化过程,以再生粗骨料取代率、长细比、轴压比和含钢率为变化参数,设计10个圆钢管再生混凝土柱试件和6个方钢管再生混凝土柱试件,进行拟静力试验。观察试件的破坏形态,获取试件的强度衰减,实测荷载-应变滞回曲线,引入基于变形、基于耗能和基于变形与耗能的地震损伤评估模型。研究结果表明:钢管再生混凝土柱试件的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,强度衰减经历一个由多到少再到多的过程;滞回曲线呈现出比较饱满的梭形;对于圆形试件,随着取代率的增加,损伤指标D无明显统一的规律,而方形试件则依次增加;3种地震损伤评估模型均可用于钢管再生混凝土柱的损伤分析,但各有利弊。研究结果可为钢管再生混凝土构件的工程应用提供依据和参考。     

再生混凝土砖砌体抗压性能试验研究

再生混凝土砖是利用废弃混凝土作为骨料制作的一种砖,作为再生混凝土砖砌体抗震性能研究的基础,文中进行了18个不同砂浆强度的再生混凝土砖砌体的抗压性能试验。测试分析了各试件的承载力、变形和破坏过程,得到了再生混凝土砖砌体的抗压强度、弹性模量和泊松比。研究表明:再生混凝土砖砌体与普通黏土砖砌体相比,承载力略低,抗压强度退化略快,弹性模量和泊松比接近;随着砌筑砂浆强度的提高,再生混凝土砖砌体的承载力和变形能力提高,弹性模量增大。再生混凝土砖砌体可用于多层砌体房屋结构抗震设计。     

不同温度及不同加热时间作用后混凝土力学性能试验研究

采用液压伺服试验系统对经历不同温度、不同加热时间作用后的混凝土力学性能进行了试验研究,分析了加热温度、加热时间对混凝土的抗压强度、弹性模量和应力—应变关系等力学性能的影响。结果表明：高温后,混凝土的力学性能随温度的升高而劣化,表现为随着受热温度的升高、加热时间的延长,混凝土的抗压强度、弹性模量降低,峰值应变逐渐增大。此外,还探讨了混凝土抗压强度、弹性模量和应力—应变关系随温度和加热时间变化的规律,得到了混凝土抗压强度、弹性模量随温度和加热时间变化的回归公式,比较回归曲线与试验曲线的结果表明,回归曲线能够很好地模拟试验曲线。