孔隙湿度对混凝土初始弹性模量影响

采用细观力学方法研究湿态混凝土中孔隙及孔隙水对材料初始力学性能的影响.混凝土材料细观孔隙分为活性孔隙和非活性孔隙两类,其中活性孔隙湿态情况下将由孔隙水填充.将非活性孔隙和孔隙水作为两类夹杂,理想无孔隙混凝土作为基体,基于等效夹杂理论和Mori-Tanaka平均场的思想建立了双类夹杂模型.该模型考虑了不同饱和度孔隙水的水化效应和粘滞性对混凝土力学性能的影响.理论结果和试验数据比较表明,该模型可以较为准确地预测孔隙及孔隙水对混凝土弹性模量的影响.     

基于随机场的非饱和土固结分析

基于随机场理论,采用协方差矩阵分解随机场模拟和蒙特卡罗方法相结合的方法,建立非饱和土固结的流固耦合随机有限元模型,研究弹性模量和饱和渗透系数的空间变异特性对非饱和土固结的影响.结果表明,弹性模量变异系数COVE对沉降的均值和标准差的影响都很大.COVE增大,沉降的均值和标准差相应增加,说明弹性模量的空间变异性可显著增大沉降预测的不确定性.弹性模量的竖向相关距离越小,空间平均效应越大,超孔隙水压力和沉降的标准差越小,尤其在土层厚度小于相关距离时影响较为显著.饱和渗透系数的空间变异性对非饱和土固结的影响较弹性模量小得多,且主要影响固结中间过程.     

非均质饱和-非饱和土的变形特性

利用饱和-非饱和多孔弹性介质控制方程建立有限元计算模型,考虑弹性模量随深度增加及其在水平方向的变化,分析了非饱和土中超静孔隙水压力消散和土体的变形特性.通过与相关文献结果对比可验证文中采用的计算模型的正确性.研究结果表明：土体的非均质性对超静孔隙水压力的消散和土体的变形均有显著影响;弹性模量沿深度方向变化率越大,非饱和土体吸收的压力越多,导致超静孔隙水压力消散得越快,并且初期变形阶段和固结完成后,土体的变形幅度减小.     

考虑胶结特性影响的土体剪胀模型

在前人对孔隙水压力研究的基础上，提出了考虑土颗粒之间胶结特性影响的土体剪胀模型，并应用该模型分析了土体结构性对孔隙水压力的影响。试验结果不仅论证了土体的结构性对剪胀性、孔隙水压力有显著的影响，而且也验证了模型在饱和软粘土中的正确性。     

有压水环境中掺引气剂混凝土动态力学性能研究

为研究孔隙水形态对混凝土动态力学性能的影响,对不同引气剂掺量的混凝土在大气干燥环境和水压力环境下进行了动态压缩力学试验,测定了混凝土的孔隙结构和含水量,分析了混凝土的含水量、水压力和应变速率对混凝土强度的影响,结合孔隙结构进一步分析了孔隙水对混凝土强度影响的力学机理.研究发现：混凝土的应变率效应受到含气量和水压力的影响.含气量高的混凝土强度动态增强因子在水压力下呈线性增长;含气量较低的混凝土在低水压力(1 MPa)下也呈线性增长,但在高水压力(3和5 MPa)下呈非线性增加.通过对孔隙水力学效应的分析表明,在应变速率不高于10^-3/s时,混凝土孔隙结构改变对孔隙水力学效应的影响没有显著差异,孔隙水主要表现为黏滞效应;但在应变速率为10^-2/s,混凝土的孔隙率较低时,孔隙水具有超孔隙水压力的特性,能显著地提高混凝土的宏观强度.     

再生混凝土力学性能的应变率敏感性数值模拟

基于九骨料模型再生混凝土建立了有限元模型,研究了再生混凝土力学性能的应变率敏感性以及细观相材料应变率敏感性对其的影响,并讨论了再生粗骨料取代率和新、老砂浆强度对再生混凝土应变率敏感性的影响.结果表明,该有限元模型能较好地模拟再生混凝土力学性能的应变率敏感性;再生混凝土峰值应力和弹性模量随着应变率的增大近乎线性增大,且弹性模量呈现更加均匀的增长趋势;相比骨料和界面过渡区,砂浆的应变率敏感性对再生混凝土整体应变率敏感性起主导作用;再生粗骨料取代率增大或新、老砂浆强度降低时,再生混凝土的弹性模量应变率敏感性增大,但它们对再生混凝土峰值应力应变率敏感性的影响有所不同.     

孔隙混凝土损伤破坏的数值模拟

利用MATLAB数值分析软件模拟生成随机孔隙,借助APDL程序将孔隙坐标及孔径导入ANSYS软件进行有限元分析。建立孔隙混凝土细观单元的二维数值模型,用单元生死技术模拟混凝土孔隙的损伤破坏过程,研究孔隙率对混凝土力学行为的影响。结果表明:混凝土内部的孔隙率影响混凝土的损伤破坏行为,在混凝土内部孔隙密集的地方容易出现应力集中现象;混凝土的孔隙率越大,混凝土损伤破坏越严重,弹性模量越小,反之混凝土的孔隙率越小;损伤破坏行为越轻,弹性模量越大。     

饱和粉质黏土动弹性模量影响因素分析及骨干曲线模型研究

为了研究交通动荷载作用下地基土动弹模量的变化规律,利用室内动三轴试验系统对东南沿海地区饱和粉质黏土进行动三轴试验,研究围压、超固结比、孔隙比和应变幅值对动弹性模量变化规律的影响;采用经典Hardin-Drmevich等效线性模型,提出考虑超固结比、孔隙比影响的饱和粉质黏土动弹性模量修正公式。研究结果表明:在相同应变水平下,动弹性模量随着围压和超固结比增大而增大,随着孔隙比增大而减小;与经典Hardin-Drmevich公式相比,本文提出的动弹性模量修正公式对试验结果的拟合效果更好。     

不同硫酸钠溶液浓度对混凝土力学性能及内部结构孔隙影响研究

为了研究不同浓度硫酸钠对混凝土力学性能及内部孔隙结构的影响,对在标准养护及在10％、15％、20％、25％四种不同浓度硫酸钠溶液浸泡7个月混凝土试件进行单轴压缩试验,并且通过核磁共振试验分析试件浸泡前后内部结构孔隙分布情况进行研究.结果表明,随着硫酸钠浓度的升高,混凝土全应力-应变曲线表现出一定的右移倾向,混凝土峰值应力、弹性模量逐渐下降,而峰值应变逐渐增大;硫酸钠浓度的增加促使混凝土孔隙数目增多,导致混凝土力学性能劣化程度提高.     

致密砂岩孔隙结构预测

孔隙结构对岩石弹性性质有着重要影响。因此,利用有效介质理论模型计算岩石弹性模量时必须要考虑这一因素。自洽等效介质理论通过改变模型中孔隙形状及其含量来计算岩石的弹性模量,进而得到岩石纵波速度。提出一种反向自洽模型(RSCM),利用该模型可通过岩样孔隙度和纵波速度预测岩样的等效孔隙结构及其含量。为验证其正确性,实验室测量了9块干燥砂岩样品的孔隙度和速度,并利用该方法估计了该组样品的孔隙形状参数(α)及其含量,而且利用X-CT对该组样品进行扫描成像分析其内部孔隙结构,并与预测结果进行对比分析。结果显示,预测结果和观测结果比较一致,从而证明RSCM方法的可行性。     

基于贝叶斯优化高斯过程回归法的再生混凝土力学性能预测

为了更准确地预测再生骨料混凝土的抗压强度与弹性模量,建立了一个比以往研究大的数据库,具有730组数据,为建立可靠的预测模型奠定了基础。提出了贝叶斯优化的高斯过程回归方法,选取再生粗骨料体积分数、水灰比、混合粗骨料吸水率、细骨料与总骨料比、粗骨料与水泥比、混合粗骨料饱和表面干密度等6个参数作为影响因素,同时建立了再生骨料混凝土抗压强度和弹性模量预测模型。通过比较抗压强度、弹性模量的预测值与实验值,发现二者较为接近,说明该方法具有一定的可靠性。将贝叶斯优化的高斯过程回归与高斯过程回归、支持向量机回归、随机森林回归、人工神经网络进行比较,并选取4个统计指标对模型进行评价,结果表明贝叶斯优化的高斯过程回归预测抗压强度和弹性模量精度较高,相关系数分别达到了0.91和0.93。这说明贝叶斯优化的高斯过程回归方法对预测再生骨料混凝土的抗压强度和弹性模量同时适用。     

水化学损伤对岩石弹性模量的影响

在常温常压下,对纯净水静泡、循环以及水溶液循环作用下花岗岩的弹性模量进行了实验。结果表明：水化学作用后岩石的弹性模量出现了不同程度的下降,即水溶液对岩石弹性模量的影响是与水－岩化学作用密切相关的。     

水饱和混凝土静力抗拉强度降低细观机理及本构模型

试验研究表明裂纹及孔隙中的自由水降低了混凝土的静力抗拉强度.本文根据表面物理学及水的特性探讨了自由水降低混凝土静力抗拉强度的细观机理,并根据拉伸荷载作用下混凝土中微裂纹的扩展规律和不同阶段微裂纹引起的混凝土非弹性柔度张量的变化,考虑自由水的作用,利用线弹性断裂力学建立了饱和混凝土的受拉本构模型.理论计算与试验应力-应变关系曲线的对比表明:理论模型可以较好地反映饱和混凝土的受拉力学特性.     

基于均匀化预测含初始缺陷钢纤维混凝土弹性模量

基于细观夹杂理论,将掺钢纤维的混凝土看成由砂浆、骨料、界面、初始缺陷、钢纤维以及界面处较大的孔隙率组成的多相复合材料,采用分步均匀化的方法建立预测混凝土混合夹杂模型,将微分法、Mori-Tanaka方法以及Christensen的三相模型相结合求解混合夹杂模型,模型预测结果与试验结果吻合较好,分析结果表明：骨料性质对纤维混凝土弹性模量影响显著,钢纤维混凝土整体弹性模量随水灰比,界面过渡区厚度,孔洞体积分数的增加而降低,随骨料体积分数,骨料弹性模量,钢纤维的弹性模量以及界面的弹性模量的而增大。     

HPFL加固受火RC梁刚度及挠度研究

结合国内外对火灾后钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋力学性能的研究,分别采用三台阶模型和二台阶模型对火灾后混凝土和钢筋的弹性模量进行简化计算.根据简化计算模型和等效弹性模量法,对受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量进行等效,得到受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量.根据有效惯性矩法,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁开裂前和开裂后的截面进行等效换算,将受拉区钢筋和全截面的高性能复合砂浆钢筋网换算成弹性模量为混凝土弹性模量的换算截面.在考虑剪切变形影响的前提下,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁的截面刚度和挠度进行理论推导,并结合实验数据验证理论公式的合理性.分析结果表明,推导所得的计算公式与试验数据基本吻合.     

混凝土四重球弹性模量随龄期发展预测模型

混凝土的抗压强度和弹性模量随龄期不断增长.然而,与抗压强度相比,弹性模量随龄期的增长并不明显,相关的研究也较少.本文在混凝土弹性模量双重球和三重球预测模型的基础上,考虑了水泥浆体与骨料间的界面过渡区效应,建立了混凝土弹性模量四重球理论模型,且模型能够较好的反映界面过渡区在混凝土弹性模量发展中的作用.分析表明,对混凝土弹性模量发展起到主要作用的参数按重要程度依次为骨料体积分数、骨料粒径及界面过渡区效应.     

单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂研究

摘 要：本文在单面干燥条件下应用自行研制混凝土早期收缩应力测试仪及非接触式混凝土收缩变形测试仪测试了水灰比为0.26、0.40高强混凝土早期弹性模量、自由收缩变形,通过改进环向约束试验观测了受约束试件内部的收缩应力及应力梯度,并在上述试验基础上研究了单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂趋势。结果表明,高强混凝土水灰比越小,单面干燥条件下早期自由收缩变形、弹性模量、受约束状态下内部收缩应力增长越快,干燥表面越易发生塑性收缩开裂,早期开裂趋势越明显。     

中墙顶部回填混凝土弹性模量对连拱隧道稳定性的影响

根据某高速公路连拱隧道衬砌结构形式,建立有限元计算模型,通过改变回填混凝土单元的弹性模量模拟回填混凝土的不同密实程度,采用数值模拟方法研究回填混凝土弹性模量变化对连拱隧道稳定性的影响.研究结果表明:围岩的变形和应力以及衬砌内力均随着中墙顶部回填混凝土弹性模量的增大而大幅度降低;当回填混凝土弹性模量比由0(完全脱离)增加到100％(完全密实)时,拱顶沉降和围岩拉应力分别降至75％和20％左右,内衬弯矩可降至17％左右;当弹性模量比达到60％以上时,内衬弯矩基本保持不变;中墙应力随着回填混凝土弹性模量的增大而增大,且弹性模量比越低,中墙应力变化幅度越显著,回填混凝土完全脱离时中墙两侧最大压应力仅为完全密实时的33％左右,中墙承受的荷载主要来自上方围岩通过回填混凝土传递到中墙的压力.在实际施工中,应使中墙回填混凝土的弹性模量比至少达到设计标号混凝土标准值的60％以上方可进行隧道正洞开挖.     

Hashin-Shtrikman弹性模量边界的转换

当孔隙内介质为流体时,用经典的Hashin-Shtrikman弹性模量边界模型估算线弹性各向同性双相孔隙介质整体弹性模量将存在问题。首先基于整体介质与宏观各向同性组分满足的应力和应变组分关系,推导出整体介质弹性矩阵与组分弹性矩阵之间的显式关系,联合其应变关系,定义和分析了对应的两个系数张量,并据此导出了相关场变量位于统一坐标系时整体介质体积模量与剪切模量的关系;然后将经典的Hashin-Shtrikman弹性模量边界模型与上述关系式结合,得到4个新的整体介质弹性模量的估算公式,再与原始的Hashin-Shtrikman弹性模量边界进行了比较,最后针对饱和水纯净砂岩介质进行了试算。结果显示,孔隙介质整体与组分的应力应变、弹性矩阵以及弹性模量之间存在组分加权关系;新的弹性模量表达式计算值在组分弹性模量满足一定条件下位于原始的Hashin-Shtrikman边界内,这在一定程度上弥补了经典Hashin-Shtrikman边界模型对于整体弹性模量特别是孔隙度小于20%时剪切模量估算的不足。     

含水率和腐蚀因素对钢筋混凝土柱抗震性能的影响

通过分析混凝土试块浸泡在水中和不同浓度腐蚀溶液中力学性能变化的试验结果,回归出混凝土抗压强度和弹性模量随含水率或腐蚀时间变化的计算模型,并通过纤维模型有限元程序OpenSees,对不同含水率或不同腐蚀程度的钢筋混凝土模型柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行了模拟.结果表明:随着含水率的增加,两种养护条件下,构件抗震性能降低的程度较小,但随着腐蚀程度的增大,构件耗能能力和延性的降低及承载力和刚度的衰减比较显著.