高温后混凝土双轴拉-压力学特性试验研究

利用大型混凝土静-动三轴试验系统，对高温后的普通混凝土进行了5种加载比例的双轴等比例拉-压试验，给出了20～600℃范围内相应的试验数据．根据试验结果．分析了高温后混凝土双轴拉-压力学特性，发现在双轴拉-压应力状态下，各应力比下混凝土抗拉强度、峰值拉应力点处的应变均随温度的升高而下降．在此基础上，给出了抗拉强度与温度和应力比的关系武。建立了高温后混凝土双轴拉-压的强度破坏准则．     

不同试验方法的沥青混合料强度特性

为了研究沥青混合料弯曲试验、直接拉伸试验和劈裂试验的拉应变破坏原因,采用不同试验方法对沥青混合料强度特性进行研究,得到沥青混合料强度、破坏应变和临界应变能密度参数随加载速度的变化规律。研究结果表明:沥青混合料强度和临界应变能密度随加载速度的增大而增大;以极限承载能力作为破坏准则,导致在强度参数取值时存在随意性问题,影响路面结构设计的科学性;拉应变是导致沥青混合料发生破坏的主因;以主拉应变作为破坏准则,可以通过加载速度统一不同试验方法的各个力学参数,解决沥青混合料强度的不确定性问题和破坏原因不明的问题。     

纳米SiO_2-超细粉煤灰混凝土力学性能的试验研究

为研究混凝土的绿色化和高性能化,进行了不同纳米SiO_2掺量下超细粉煤灰混凝土的静态压拉试验,分析了纳米SiO_2掺量对超细粉煤灰混凝土压拉强度的影响和最优掺量下对超细粉煤灰混凝土的破坏形态影响。试验结果表明:普通混凝土和超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度均随纳米SiO_2加入量的增大显示先上升后下降的趋势,当纳米SiO_2加入量为0.8%时,普通混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;当纳米SiO_2加入量为1.0%时,超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;试件的抗压和劈裂抗拉破坏形态均为脆性破坏,但超细粉煤灰混凝土掺入1.0%纳米SiO_2后抗压和劈裂抗拉破坏程度明显得到改善。     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

原状黄土的联合强度理论探讨

目前尚未存在统一的既能判断拉伸破坏,又能判断剪切破坏的土的联合强度理论。文章以洛川黄土为研究对象,采用单轴直接拉伸试验、无侧限抗压试验与三轴不固结不排水剪切试验(UU试验)测得不同应力状态下原状黄土的极限强度,拟合并推导出原状黄土适用的联合强度理论。结果表明:在天然含水率下,原状黄土的抗拉强度较小,仅为8.74kPa,剪切强度最大,抗压强度次之;原状黄土的极限拉应变很小,极限压应变稍大,土体表现为脆性破坏,但随着围压σ3的增大,破坏时的应变也相应增大,土体由脆性破坏向延性破坏过渡;二次抛物线型强度理论能合理地判断原状黄土的拉伸与剪切破坏;可利用易于测量的单轴抗压试验和三轴剪切试验结果求出二次抛物线型强度方程,并合理地反演出抗拉强度。     

全级配混凝土梁动强度提高机理研究

基于细观力学方法对全级配混凝土梁的动强度提高机理进行研究.假定混凝土由骨料、砂浆和界面三相材料组成,按全级配混凝土实际配比生成随机混凝土骨料模型.采用塑性损伤模型并考虑材料的应变软化,利用全级配混凝土梁的静弯拉(破坏)试验标定骨料、砂浆和界面的参数.在此基础上对冲击荷载下全级配混凝土梁的动弯拉破坏过程进行数值模拟,重点讨论惯性效应和应变率效应对混凝土材料强度增强因子的影响.研究结果表明:(a)当应变率小于8s-1时,材料惯性对梁的极限荷载影响可以忽略不计;当应变率大于8s-1时,材料惯性对全级配混凝土强度的动力增强因子(SDIF)影响增大.(b)当应变率小于20s-1时,率效应对SDIF影响较大,在高应变率区SDIF主要受材料惯性的影响.此外,探讨了初始缺陷(损伤)对全级配混凝土梁破坏荷载的影响.     

混凝土材料性能对其裂缝影响试验研究

用混凝土的抗拉强度和抗拉应变试验研究了混凝土材料性能对混凝土缝裂的影响，并提出了控制裂缝的对策。试验结果证明：合理的使用混凝土配合比、骨料粒经、严格的施工生产可提高混凝土的抗拉强度和抗拉应变，并可预防裂缝的产生。     

非饱和黄土抗拉强度的研究

分析了非饱和黄土抗拉强度的来源,研究了非饱和黄土抗拉强度的特性,结果表明：密度和含水量是非饱和黄土抗拉强度的主要影响因素;百饱和黄土在拉应力下的破坏一般为脆性破坏;抗拉强度与初始含水量呈幂函数关系;试样破坏时的极限拉应变随初始含水量的增大而变大。     

混凝土圆柱常规三轴实验与围压效应研究

为研究围压对混凝土承载力的提高程度,设计了不同围压下混凝土圆柱的常规三轴实验,以期得到:不同围压条件下混凝土的全应力应变曲线、轴向压缩量、极限抗压强度与破坏形态。     

短切柔性纤维对密实型沥青混凝土断裂特性的影响

纤维对沥青混凝土的改性效果已得到道路工程界的广泛认可,为探讨不同纤维对沥青混凝土断裂特征的影响,以玻璃纤维和玄武岩纤维作为研究对象,进行半圆抗拉试验,采用数字图像相关技术对半圆试件的全场位移与应变进行实时测量。通过分析极限抗拉强度、极限破坏应变、模量、裂缝缝嘴张开位移、临界断裂能、断裂韧性等指标,探讨了不同纤维对沥青混凝土抗裂性的增强效果。结果表明,两种纤维均能有效改善沥青混凝土的极限强度与破坏延性,纤维改性沥青混凝土具有更高的峰后持荷能力,在沥青混凝土开裂后仍能保持较高的承载能力。玻璃纤维改性沥青混凝土具有更高的临界断裂能量和断裂韧性,基于所选指标建议在工程应用中短切纤维长度不宜超过12 mm。     

基于纤维模型的FRP约束混凝土圆柱本构模型研究

在OpenSees平台上采用纤维模型模拟FRP约束混凝土圆柱的受力性能时需要开发相应的本构模型.基于Jiang和Teng提出的分析型骨架本构模型,将不同峰值应力、应变计算公式的计算结果与试验结果进行比较,选择了更为精确的计算公式,并将其引入该骨架模型.该模型还考虑了箍筋对核心混凝土的约束作用,采用FRP极限环向抗拉应变折减系数得出FRP片材在环向受拉破坏时的极限拉应变.根据是否考虑钢筋的疲劳采用两种不同钢筋本构关系对试件进行模拟.采用该模型不但可以得到构件的轴向应力应变关系,还可以计算横向应变与轴向应力的关系,模拟结果与试验结果吻合较好.     

圆形洞室模型在双轴加载下的力学特征分析

为探究圆形洞室围岩在不同围压下加载过程中的力学特征变化,对制作的含圆形洞室的类岩石材料进行双轴加压试验,运用数字图像技术记录全场应变演化过程,并根据室内试验建立颗粒流模型,探究了围压对洞室围岩的抗压强度以及裂纹的发育的影响。结果表明：尺寸效应对模型的力学特征影响较大,圆形洞室模型峰值抗压强度随着洞室尺寸的增加而减小;当围压增大时,压剪作用增强,洞室模型的破坏模式由以张拉应变为主向拉剪复合破坏为主转变;圆形洞室应变集中区域会随着围压的增大由洞口上下侧向两帮转移;当围压逐渐增大,张拉作用被抑制,洞口两侧破坏程度逐渐增加,收缩变形程度逐渐增大;最后通过数值模拟验证了圆形洞室围岩在不同围压下加载过程中的力学变化特征。     

云雾山隧道围岩力学性质研究

对宜万铁路云雾山隧道灰岩进行室内三轴压缩试验研究,分析与比较了自然状态和饱和状态试样在不同围压下应力-应变关系曲线,结果表明,含水状态和围压对岩石的峰值强度、轴向应变及弹性模量均具有一定影响.在主应力空间内,利用线性莫尔-库伦强度准则拟合试验数据得到岩石的强度参数C,φ值,为该隧道工程的计算分析提供参考.对岩样的破坏特征进行分析后得出:在较低围压下,试样基本上为宏观单一断面的剪切破坏,随着围压的增大,试样有向两个相交的剪切面发展的趋势.     

水泥土强度特性和损伤本构模型研究

为探究围压对水泥土强度特性的影响以及建立不同围压影响下的损伤本构模型,开展室温和冻结状态不同围压下三轴剪切试验.考察了围压对水泥土力学参数的影响规律,建立能够反映出低围压对冻结水泥土强度的强化作用和高围压的弱化作用的修正Hoek-Brown强度准则.假设水泥土微元强度的分布规律服从双参数的Weibull函数,基于Hoek-Brown强度准则和其修正形式分别确定室温和冻结状态下水泥土微元强度,建立了考虑围压的统计损伤本构模型.结果表明,基于Hoek-Brown强度准则和其修正形式建立的损伤本构模型能够较好地描述室温和冻结状态下水泥土应力-应变曲线,且能够反映出冻结状态水泥土低围压下的应变软化现象与高围压下的应变硬化现象.室温状态时不同围压下损伤变量随轴向应变变化曲线形状相似,均随轴向应变增加呈"S"型单调递增.冻结状态下低围压抑制水泥土损伤劣化程度;高围压使其损伤劣化程度增加,在轴向应变很小时,损伤变量就达到较大值.     

含水合物细粒土的强度和变形特性

天然气水合物是一种巨大能源,深刻刻画水合物储层的力学性质是安全开采气体的重要前提。目前对含水合物沉积物力学特性的研究主要针对粗粒土,而对于细颗粒沉积物研究较少。然而,中国南海神狐海域水合物储层区的沉积物是泥质粉细砂型。基于此,参照神狐海域水合物赋存区沉积物的物理性质配制了试验土样,形成了含四氢呋喃(THF)水合物细粒土,对其进行了三轴剪切试验。结果显示:在低围压和高水合物饱和度下,含水合物细粒土试样的应力应变曲线呈现应变软化,而在高围压和低水合物饱和度下表现为应变硬化;含水合物细粒土随剪切作用表现出剪缩效应;强度和刚度随着水合物含量和围压增加而提高;水合物含量的增加明显提高了黏聚力,但是对内摩擦角的影响很小。基于摩尔库伦强度准则,建立了破坏强度与围压和水合物饱和度间的关系,该关系式可以较好地预测强度的变化。     

杠杆卧拉式徐变装置测定混凝土早期徐变试验研究

设计杠杆卧拉式混凝土徐变测定装置,并利用该装置测定早龄期混凝土在不同龄期的拉伸弹性模量、徐变以及拉伸强度,验证装置在测定混凝土早龄期徐变、弹性模量等参数的可行性。试验研究表明,采用该装置不仅可以测定混凝土的早龄期徐变、弹性模量,还具有不需要稳压装置保持测定荷载恒定不变的优点。研究表明,在相同条件下,进行了徐变测定的混凝土极限抗拉强度低于非徐变混凝土试件,加载龄期越早,极限抗拉强度降低幅度越大,证明了徐变对于混凝土的承载强度有一定的削弱作用。     

核电厂严重事故下预应力混凝土安全壳极限承载力分析

安全壳作为反应堆和环境之间的实体屏障,需要在各种事故工况下能够防止或缓解放射性物质向环境的释放,其中严重事故下的极限承载能力是衡量安全壳完整性的重要指标。通过构建预应力混凝土安全壳结构模型,分别考虑材料本构模型、预应力损失和严重事故下的温度压力效应,对不同内压载荷下安全壳的结构特性进行非线性有限元分析计算,并结合失效准则,研究安全壳极限承载力的确定方法。结果表明：安全壳极限承载力由设备闸门附近区域的应力水平控制,当内压增大到0.96MPa时,安全壳筒壁混凝土全截面达到抗拉强度,大部分混凝土退出工作,当内压增大到1.21MPa时,设备闸门附近的钢衬里出现一定的屈服,安全壳达到承载力极限状态。     

水压轴压耦合作用下混凝土变形试验研究

利用微机控制多通道轴压水压联合作用岩石-混凝土流变试验系统对真实水环境中混凝土试样进行不同水压轴压下的压缩试验,研究不同水压轴压条件下混凝土试样变形及破坏规律。试验结果表明:真实水环境中,水围压增大混凝土试样轴向应变增加,即高水压不利于混凝土结构随时间的应变稳定;水围压能使混凝土试样体现一定的塑性,同时又在混凝土出现微裂纹时加速试样破坏进程。由于压力水具有流动性和劈裂作用,真实水环境中的水压力将在混凝土微结构中产生膨胀力,破坏混凝土结构稳定。水围压使混凝土抵抗弹性变形的能力增强,但抵抗整体变形的能力减弱。     

纤维混凝土核废料贮存容器可靠度分析

以复掺聚丙烯-玄武岩纤维混凝土为研究对象,对试块进行室内单轴压缩蠕变试验研究,采用Burgers模型拟合蠕变方程.通过等时应力-应变曲线,分析材料弹性模量随时间递减的变化规律,结合试验获取的极限应变和拉压比,最终得到抗拉强度随时间的变化规律作为可靠度评判的标准.其次,运用ANSYS软件分析得到贮存容器300a服役期内时变衰变热-力耦合作用下温度应力.最后,考虑热工参数的不确定性,运用蒙特卡洛随机抽样法得到核废料贮存容器的失效概率.结果表明:失效概率随服役期呈上升趋势,100a内增幅较大,100~300a增长趋势变缓,300a时达到064%.证明纤维混凝土材料自身劣化是导致贮存容器耐久性下降的重要因素.     

新延安隧道层状页岩力学性能试验研究

为研究新延安隧道层状页岩的力学特性和破坏特征，分析层理面不同倾角对岩石力学参数的影响，本文分别进行了不同层理角度下的室内单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂试验及数值单轴压缩和三轴压缩试验。通过室内试验分析，峰值强度随倾角增加呈先减小后增大的趋势；抗压强度呈“U”型趋势，弹性模量呈“V”型变化。通过大量数值模拟试验拓展了室内试验范围并分别拟合了抗压强度和弹性模量随倾角变化关系式；围压的增大弱化了页岩各向异性，但随着围压的不断增大弱化程度减小；黏聚力对层状页岩强度的弱化程度远远大于内摩擦角；抗拉强度随倾角的增大逐渐减小；倾角不同层状页岩的破坏模式也不同，单轴压缩时，0°为张拉破坏，30°~60°时发生由弱面控制的沿层理面发生的剪切滑移破坏，90°时产生劈裂张拉破坏。三轴压缩时不同层理面倾角的页岩试件主要发生剪切破坏。