不同应变率下大骨料及湿筛混凝土单轴受压试验研究

为研究大坝等大体积混凝土结构在地震荷载下材料的动态性能,对大骨料三级配及其湿筛二级配混凝土进行了动态单轴受压性能试验研究(应变率为10-5~10-2/s)。分析了大骨料和湿筛二级配混凝土的抗压强度、应力-应变曲线、初始弹性模量、临界应变与应变速率之间的关系。试验结果表明:不同应变率下的大骨料和湿筛二级配混凝土的破坏形态类似。随着应变率的提高,大骨料和湿筛混凝土的强度和弹性模量随之增加,应变的增加较小,可以认为基本保持不变。根据试验结果建立了大骨料和及其湿筛混凝土的强度、峰值应变、弹性模量与应变率的关系公式。     

基于双参数损伤阈值的高延性混凝土损伤本构模型研究

通过9组不同配合比高延性混凝土试件的单轴受压试验,研究了纤维桥联应力的约束作用对高延性混凝土试件单轴受压破坏形态的影响。根据高延性混凝土单轴受压应力-应变曲线的形状和特点,引入两个损伤阈值参数γ和β,建立了基于双参数损伤阈值的高延性混凝土单轴受压损伤本构模型。试验结果表明:高延性混凝土单轴受压损伤本构模型的初始损伤阈值γ远高于普通混凝土和钢纤维混凝土;达到峰值应变时,高延性混凝土的损伤值D远小于钢纤维混凝土的;纤维桥联应力的横向约束作用,显著提高了高延性混凝土单轴受压的耐损伤能力。本文建立的模型曲线与试验曲线吻合良好,能较好地描述纤维桥联作用的影响以及高延性混凝土单轴受压应力状态下的损伤发展过程。     

CFRP约束预压混凝土棱柱的轴压试验研究

通过42个混凝土棱柱体的轴压试验,研究了混凝土、CFRP约束混凝土和CFRP约束预压混凝土3种情况的棱柱体试件在轴压力作用下的应力-应变关系,与此同时还得出了混凝土方柱在预压后用CFRP加固再受荷时,试件的峰值应力随预加轴压比的增加的变化规律,并给出了考虑预加轴压比影响的峰值应力的计算公式,为在役混凝土结构构件的加固设计提供试验依据.     

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。     

强约束大尺寸钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

为研究箍筋强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能,完成了7根配箍特征值0.22-0.47、截面尺寸600mm×600mm的大尺寸钢筋混凝土柱试件的轴心受压试验研究。结果表明,试件的破坏形态均是纵筋受压屈曲,中部箍筋外凸,部分箍筋拉断,混凝土保护层剥落;除个别试件外,大部分试件核心区混凝土未压碎;强约束能有效提高钢筋混凝土柱的轴心受压承载力和竖向变形能力;达到峰值竖向应力时,纵向钢筋受压屈服,提供竖向承载力,箍筋受拉屈服,对核心混凝土起到约束作用。以小尺寸试件试验建立的约束混凝土应力-应变关系,可以较好地预测本文试件峰值前的应力-应变关系和峰值应力,但有可能高估混凝土的峰值应变及峰值后的变形能力。     

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。     

约束高强混凝土三轴受压本构模型分析

侧向约束能够提高高强混凝土抗压强度,有效改善延性,合理本构模型的表述对结构非线性分析意义显著。基于281组三轴受压约束混凝土构件试验结果,建立了峰值应力和峰值应变与侧向约束的计算模型,并与现有Attard and Setunge模型、Candappa模型和Lu and Hsu模型、Jiang and Teng模型进行对比,评估模型的准确性;进而,采用Popovice模型,建立了适用于普通和高强混凝土的本构模型。研究表明:建立峰值应力和峰值应变模型计算值与试验值较为接近,基于其建立的高强混凝土三轴受压本构模型曲线与试验曲线吻合较好,为高强混凝土三轴受压约束构件的非线性分析提供理论依据。     

大坝抗震安全性研究进展

论证了广大坝抗震安全性研究的实践与发展现状。目前大坝在地震作用下的应力与变形分析方法主要有拟静力法和动力响应分析法,并依据大坝混凝土的抗拉强度判断大坝的安全性;各国规范体现的抗震设防弹念和大坝材料的容许应力差别很大。坝址河谷不同高程处地震动状态不尽相同、河谷两恻同一高程处地震动也不一样。混凝土材料的强度与加载速度、应变速率有关;地震时大坝不同部位的应变速率不相同、同一部位的应变速率也随时间变化;混凝土的动态强度既与应变速率有关。也与应变历史等其它因素有关。大坝河谷地震动的输入机理和模型研究、混凝土的动态强度的变化规律探索、大坝抗震安全性评价准则的完善与创新等将有待深入。通过以上内容针对性分析,提出了大坝抗震评价的一些合理建议、方法以及进一步的研究方向。     

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。     

三维数值流形方法研究及其在地学中的初步应用

伴随地震孕育、发生与震后调整过程的应力、应变问题在地震研究中占有重要地位.以GPS为代表的空间观测技术为大尺度地壳运动监测提供了高效、稳定、精确的测量结果,并为研究上述应力、应变问题提供了有效数据约束.GPS速度场和应变率场结果既可用于变形分析,又可作为数值模拟的有效约束和检验.为了获取研究区域可靠的应变率场结果,有必要开展GPS应变率场计算方法的对比研究.另一方面,由于在整个地震过程中应力、应变存在动态演化现象,因此需要研究适合于动态资料约束、大变形模拟、连续与非连续变形耦合的三维数值流形方法.基于上述分析,本文包括如下3个方面研究内容.