再生混凝土疲劳损伤演化的定量描述

利用再生混凝土的疲劳试验结果,分析常用的几种损伤变量定义法的优缺点;其次,根据疲劳损伤的三阶段演化规律,提出倒S非线性疲劳累积损伤模型,给出材料参数的物理含义及取值范围;最后,基于倒S模型研究再生混凝土的损伤演化规律和疲劳寿命。分析结果表明,弹性模量法、超声波速法、最大应变以及残余应变法都能够反映再生混凝土的疲劳损伤演化规律,而残余应变法由于概念明确,考虑疲劳初始损伤,因此更为合适;拟合得到的损伤演化方程与试验数据高度相关,而理论分析得出的疲劳寿命的变化规律与试验结果也相一致;倒S模型涵盖了损伤演化规律的各种类型,具有适应性强、精度高的特点,适用于混凝土材料的损伤演化描述。     

混凝土坝的损伤及损伤仿真计算

通过对混凝土坝体破坏机理的损伤分析，介绍了坝体损伤计算，损伤场计算和损伤仿真计算的概念，理论和方法，并进行了坝体损伤仿真计算，在坝体损伤仿真计算中，考虑到温度损伤与荷载损伤的不同，采用了温度损伤概化模型及相应的损伤演变方程，同时还考虑到拉，压损伤的等效性，引入了相同的应变水平下混凝土拉，压损伤的等价系数。     

混凝土热损伤试验研究

利用电测及超声波测试技术测试了混凝土拱型试件制品前缘处热应变及热损伤,给出该结构在温度荷载作用下的热损伤试验结果。文中分析了温度荷载对混凝土结构的热损伤影响,并解释了混凝土热损伤破坏机理。试验成果为进行混凝土热损伤方向的理论研究及工程设计提供了依据。     

基于梁柱单元的钢筋混凝土桥墩地震损伤分析

Faria-Oliver模型是一个简单而有效的混凝土损伤模型.基于Faria-Oliver模型提出了混凝土单轴损伤模型,且加以修正以更好地模拟混凝土单边效应;在ABAQUS软件平台上,编制了含有钢筋修正Menegotto-Pinto模型和混凝土单轴修正Faria-Oliver损伤模型的用户材料子程序VUMAT,建立了纤维模型等效模拟方法;分别模拟了一钢筋混凝土桥墩试件的循环加载试验和一钢筋混凝土桥墩试件的振动台试验,模拟结果与试验结果基本吻合.研究表明:本文所给出的单轴本构模型及纤维模型等效模拟方法有效、适用;基于梁柱单元的钢筋混凝土桥墩地震损伤分析不仅计算效率高而且提供了地震损伤演化过程信息,具有较强的工程实用性.     

混凝土结构温度应力仿真分析

提出了线性损伤－应变耦合模型，可计算结构损伤场随荷载变化的全过程，给出了考虑损伤行为特征的混凝土结构温度应力仿真计算方法，并对混凝土拱坝进行了考虑损伤后的温度应力仿真计算，从而为复杂混凝土结构的真正仿真分析研究奠定了理论基础。     

预应力混凝土梁桥火灾损伤分析与评定

为了分析火灾后预应力混凝土梁桥结构损伤,评定灾后桥梁安全性,本文根据应急管理要求,制定了火灾后混凝土梁桥检测评定工作流程,归纳了重点和难点。首先,通过火场调查、混凝土外观检查和烧失量检测,推定构件表面最高温度。然后,采用有限元法分析桥梁构件温度场,并探讨不同温度下混凝土材料性能损伤劣化规律,提出火灾后混凝土构件截面损伤等效代换方法,给出了截面损伤量化公式。最后,结合桥梁静载试验结果,对火灾后预应力混凝土梁桥安全性能进行评定。结果表明:三面受火下混凝土T梁马蹄处温度场成指纹线分布,且温度沿着深度方向成非线性递减,有限元法计算得到的梁体表面温度与外观检查、烧失量推定结果基本一致。当量升温时间为60 min时,混凝土损伤沿表面深度逐渐递减,预应力钢筋工作性能未发生明显改变,火灾对梁体整体刚度影响不大。本文所提出的构件温度场检测分析方法和截面损伤等效计算方法可为类似桥梁火灾后检测评估提供参考。     

大体积混凝土结构温度荷载下的细观损伤分析

从细观力学和断裂力学的角度分析了混凝土材料中骨料和水泥砂浆界面上变温引起的开裂损伤,给出了裂缝随温度变化的扩展规律,将损伤变量表达为温度的函数,从而为计算大体积混凝土结构施工基由于变温而造成的损伤提供了理论基础,研究结果表明常温下的变温荷载亦会引起混凝土材料力学性能的变化。     

混凝土内时损伤本构模型

应用内时理论和损伤力学建立了混凝土内时损伤本构模型。该模型的特点是：混凝土的弹塑性特性由内时理论描述，而微裂缝由损伤力学来描述。前者使本构模型摆脱了一般弹塑性模型中的屈服面的概念，从而简化了非线性计算过程；后者使微裂缝引起的软化、休积膨胀等效应都可由损伤变量来考虑，从而既反映了混凝土的本质特性，又使模型的参数和基本方程大大减少。应用本文建议的本构模型于各种实例分析中，所得计算结果与试验结果符合较好。     

沥青混凝土弯曲疲劳试验疲劳损伤分析

针对现有沥青混合料疲劳损伤试验时直接依据刚度或模量计算损伤值而无法真实反映材料微观损伤特性的不足,提出应用反分析方法以得到沥青混凝土的疲劳损伤演化规律。其步骤是：根据沥青混凝土疲劳损伤模型,得到三点弯曲梁试件疲劳损伤力学理论经典解;根据疲劳试验数据确定沥青混凝土材料疲劳损伤模型中的特征参数。应用非线性有限元方法,模拟计算并分析试件疲劳损伤过程中的弯拉应力、挠度、损伤变量、裂纹扩展速率等的变化规律,并预测沥青混凝土试件疲劳寿命及失稳断裂时的裂纹长度。研究结果表明：疲劳寿命的数值模拟结果与试验结果较吻合,证明了所提出的沥青混凝土疲劳损伤模型的合理性和有效性。     

混凝土结构的损伤模型及损伤场分析

混凝土结构在外界因素如荷载、温度等作用下,将会产生应力和应变,根据损伤力学的概念,混凝土结构同时将会发生损伤并且产生损伤积累,从而导致材料性能不断劣化,最终产生宏观裂缝直至整个结构破坏.本文提出了一种损伤—应变耦合模型,可计算混凝土结构的损伤场随荷载变化的全过程.3点弯曲梁的算例表明,该模型的分析结果更符合混凝土结构的实际应力场和位移场变化情况,从而为复杂混凝土结构的损伤仿真分析研究奠定了基础.     

基于最小热阻理论的混凝土导热系数计算模型

针对传统混凝土导热系数计算模型机械地按照混凝土组成来划分热流途径而导致计算结果偏大的问题,基于最小热阻理论,并考虑到混凝土中孔隙作用,对传统混凝土导热系数计算模型进行了改进.通过引入传热面积比例系数的方法,使混凝土中热流途径的划分不仅满足了混凝土组成的要求,而且满足了最小热阻理论.采用该模型分别计算了8种混凝土的导热系数,其计算结果与实测结果的误差率在-14.0%～+5.1%范围内,而Harmathy模型和Campbell-Allenand Throne模型的计算结果与实测结果误差率分别在4.9%～29.3%和11.0%～32.1%范围内.相比于传统的混凝土导热系数计算模型,基于最小热阻理论建立的混凝土导热系数计算模型精度有了较大的提高.     

高温下无黏结预应力混凝土中钢绞线预应力的损失

对高温作用下无黏结预应力混凝土中钢绞线的预应力损失进行了试验研究,根据试验结果分析了高温作用下产生预应力损失的主要因素,并建立了高温作用下无黏结预应力混凝土结构预应力损失的计算模型.结果表明:在高温作用下,预应力混凝土结构会产生预应力损失,钢绞线的预应力损失随温度的升高而增大;试件完全冷却后,钢绞线的预应力损失会有所恢复,但钢绞线经历的温度越高,其恢复值就越小.受高温作用的预应力构件产生附加预应力损失的主要因素有高温作用下预应力钢筋的松弛和蠕变、混凝土的高温徐变和钢筋与混凝土的热膨胀差.高温作用下无黏结预应力混凝土结构预应力损失的计算模型可为无黏结预应力混凝土结构的抗火设计和火灾后预应力混凝土结构的评估提供参考.     

混凝土塑性损伤模型参数的研究

基于相关的试验研究成果,提出了一种确定混凝土塑性损伤模型(KC模型)强度参数取值的方法.针对KC模型损伤参数取值依赖于单元尺寸的问题,以我国混凝土规范为基准,阐述了损伤参数值的调整方法,使得数值计算结果更加合理.利用ANSYS/LSDYNA模拟混凝土常规三轴压缩试验,KC模型分别采用本文确定和程序自动生成的强度参数值,并将计算结果与国内外试验结果比较,研究表明:采用本文提出的方法确定KC模型强度参数值比较合理.     

热膨胀系数对早期混凝土性态影响试验及数值模拟

为了更加准确地计算温度应变,对早期混凝土热膨胀系数的变化规律进行了研究.通过试验得出了早期混凝土温度及应变的变化规律,同时基于ABAQUS二次开发平台,开发出了基于水化度的混凝土温度及应变计算子程序,并在此基础上采用不同的热膨胀系数变化模型对试验进行数值模拟.模拟结果表明,不同的热膨胀系数变化模型对试验的模拟结果不尽相同,其中使用指数型下降的热膨胀系数变化规律与试验结果拟合效果更好.     

混凝土抗拉疲劳剩余强度损伤模型

基于连续体损伤力学理论,建立了各向异性混凝土抗拉疲劳剩余强度衰减模型.模型中采用了基于应变能量释放率空间的边界面模型,通过极限断裂面的不断移动模拟疲劳过程中损伤阈值的不断变化.提出了在高周疲劳过程中损伤模量表达式中的D为一与剩余强度有关的变量的观点,并给出了函数表达式.结合已完成的混凝土疲劳抗拉剩余强度试验,确定了模型的参数,并验证了模型的有效性.     

预应力混凝土受弯构件疲劳损伤全过程非线性分析

基于唯象观点对混凝土和钢筋分别采用疲劳弯曲受压变形模量和钢筋面积这两种宏观物理量作为损伤量度．在正截面应力分析的基础上。提出了一种考虑钢筋和混凝土两种材料耦合作用的非线性疲劳损伤全过程分析方法．该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,并且适用于交幅重复应力作用的情况．通过分段线性的方法实现了混凝土构件的非线性损伤过程分析．计算结果表明,该方法能够较好地对预应力混凝土受弯构件进行疲劳全过程分析．     

大骨料混凝土率型内时损伤本构模型

以内时理论和损伤理论为框架,分析了骨料粒径和应变率效应对混凝土损伤的影响.建立了大骨料混凝土的率型内时损伤本构模型,并采用该模型进行多轴动态应力-应变曲线分析.与大骨料混凝土多轴动态试验数据对比结果显示数值与试验结果符合较好,说明该模型可作为大骨料混凝土动态性能研究的依据.最后,应用所提出的本构模型和未考虑大骨料因素的内时损伤本构模型对某混凝土拱坝进行非线性地震反应分析,结果表明,应变率和骨料粒径对于结构的强度和刚度影响较大,在分析中应得到重视.     

全级配煤矸石混凝土导热性能试验与分析

为研究和预测全级配煤矸石混凝土的导热性能,以五种不同的煤矸石粗骨料替代率(0、25％、40％、70％、100％)和四种煤矸石细骨料替代率(25％、50％、75％、100％)设计9组试验,对煤矸石混凝土导热性能进行试验.结果 表明:煤矸石粗骨料替代率越高,煤矸石混凝土导热系数就越低;煤矸石粗骨料替代率为100％情况下,随着煤矸石细骨料替代率增加,煤矸石混凝土导热系数继续降低,其中全级配煤矸石混凝土导热系数最低,相比普通混凝土导热系数的下降幅度为52.56％;定义了煤矸石骨料影响系数M,M值越大,混凝土导热系数越低;对Hasselman-Johnson混凝土导热系数计算模型进行修正,得到煤矸石混凝土导热系数的修正计算模型,修正计算值与试验结果相吻合.     

基于非均匀散热边界的大体积混凝土温度应力场分析

大体积混凝土表面散热系数的数值与边界风速有很密切关系,简单的均匀散热边界假设已经不能满足实际工程中,复杂边界温控计算的需要,提出基于风速的非均匀散热系数边界法．基于此法建立大体积混凝土三维有限元模型,计算其温度场和应力场,并与匀散热系数边界工况比较,分析非均匀散热边界对大体积混凝土温控的影响．