反复荷载下碳化混凝土力学性能及本构关系研究

为研究碳化对反复荷载下混凝土力学性能及本构关系的影响,本文通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验,得到各试件应力应变曲线及骨架曲线,考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应,从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件破坏形态、混凝土强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响.试验表明:随着反复荷载下碳化混凝土内部损伤的积累,其应力应变曲线下降段比单调荷载下的更为陡峭,破坏较为突然,反复荷载碳化混凝土延性变差;反复荷载下随着碳化率的增加,混凝土碳化后的峰值应变有所降低,但变化不大;而峰值应力均有所提高,极限应变均有所降低.根据试验结果引入与碳化率相关的下降段参数修正系数建立了碳化混凝土反复荷载作用下应力-应变本构关系,通过与试验对比分析表明本文确定的本构关系与试验结果较为吻合.     

钢筋混凝土框架短柱复合受力强度分析模型

采用桁架－拱模型，利用平衡条件，协调条件和砼软化应力，应变关系以及钢筋的应力－应变关系，对钢筋砼框架短柱剪强度进行了分析，并利用该方法对国内所做６３个普通砼框架短柱的试验结果进行了强度分析，计算结果与试验结果符合较好。在此基础上，利用陶粒砼的软化应力－应变关系，对作者进行的９根钢筋高强陶粒砼框架短柱试验结果分析，亦取得了较好的效果。     

钢筋砼的碳化及其防治

本文分析了砼碳化产生的机理以及影响碳化的因素,砼的碳化深度与施工质量水灰比、保护层厚度、骨料粒径、使用环境条件等等因素有关,砼碳化深受随着水灰比的增大而增加。最后提出了砼碳化的预防及治理措施。     

基于BP网络的砼碳化深度预测与分析

运用人工神经网络方法进行砼碳化深度的分析计算和预测 ,其结果优于现行以数学模型为基础的经验公式法 ,是一种可同时考虑多种碳化模式、各种影响因素组合的砼预测碳化的有效途径     

拉压平面应变状态下混凝土的强度准则

对砼坝中经常遇到的、而国内外研究较少的在平面应变状态下砼的变形和强度进行了试验研究．试验内容不仅包括压压状态，而且包括了试验难度大、但对设计起控制作用的拉压状态．给出了应力－应变关系曲线，并比较了平面应变状态砼在两侧向拉压与压压受力情况的变形和强度的差异．在分析试验资料的基础上，建立了以应力和应变表述的砼在平面应变状态下的强度准则     

基于BP网络的砼碳化深度预测与分析

运用人工神经网络方法进行砼碳化深度的分析计算和预测，其结果优于现行以数学模型为基础的经验公式法，是一种可同时考虑多种碳化模式、各种影响因素组合的砼预测碳化的有效途径。     

初始弯曲应力对冻融-碳化后钢筋混凝土梁承载力影响分析

为研究弯曲应力对冻融-碳化作用下在役钢筋混凝土梁桥承载力的影响,设计并制作了8片钢筋混凝土梁,采用自行设计的持荷装置对试验梁进行弯曲应力加载,并置于环境实验室中进行冻融-碳化耦合腐蚀,再对腐蚀后的试验梁进行荷载试验。对不同弯曲应力水平下的钢筋混凝土试验梁进行裂缝分析、应变特征分析和承载力的研究,并建立有限元数值模型,将其与试验结果进行对比分析。研究结果表明:随着初始弯曲应力水平的增加,2组试验梁破坏形态由1条主裂缝变为多条裂缝并存,并且延性明显降低;跨中压应变斜率及拉应变均逐渐增大,跨中应变分布已经不能完全符合平截面假定。根据试验梁的荷载位移曲线可知,混凝土强度等级的提高明显提升了试验梁抗冻融-碳化腐蚀的能力;弯曲应力水平增加会导致试验梁的承载力(屈服弯矩、极限弯矩)降低,且其大致呈线性关系。通过ANSYS有限元数值模拟与试验梁的承载力实测数据对比,归纳出冻融-碳化作用下不同弯曲应力水平对钢筋混凝土梁材料本构的修正系数φ,可为严寒区在役钢筋混凝土桥梁承载力衰减分析评估提供参考和简化分析方法。     

用AHP方法分析砼碳化评价指标的权重

砼的碳化是一个受多种因素制约的复杂过程.要对砼碳化的现状作出评价,如何确定各影响因素的影响程度是其中的关键.本文应用AHP方法对这个问题进行了分析研究,确定了砼碳化现状评价指标的权重.     

重组竹的力学性能试验

为了了解重组竹的破坏机理及应力—应变关系,对碳化与非碳化重组竹进行了单轴方向的拉、压试验,确定了碳化和非碳化两种材料的顺纹抗拉、抗压强度及弹性模量。试验结果显示:重组竹顺纹拉伸应力—应变呈线性关系;重组竹顺纹压缩应力—应变关系则经历了弹性阶段、弹塑性阶段与塑性破坏阶段;2种材料的抗拉强度均大于抗压强度;碳化重组竹的拉伸和压缩试验都表现出材料的脆性性质,破坏无预兆;非碳化试件达到极限受压承载力后并未立即破坏,仍保持一定的承载能力;且碳化后的重组竹弹性模量与强度均小于非碳化重组竹。     

在浅埋工事中构件截面宽度对压区混凝土极限变形能力的影响

本文在分析了 W·G·Corley 等人研究成果的基础上,根据我们三组九根钢筋砼试件的试验结果,提出了构什截面宽度对压区砼极限应变影响的回归计算公式。试验表明,构件截面宽度的增大,不仅能增加压区砼的极限应变,提高构件的塑性转动能力,而且对构件的极限承载能力也有一定的影响。     

碳化程度对混凝土中氯离子扩散系数的影响

为研究碳化程度对混凝土中氯离子扩散系数的影响,通过室内混凝土快速碳化试验获得不同碳化程度的混凝土试块,再结合氯离子快速渗透试验,计算各混凝土试块的氯离子扩散系数.试验结果表明:完全碳化试件与部分碳化试件的氯离子扩散系数未见明显差别;而完全未碳化试件的氯离子扩散系数最大,与已碳化试件有明显差距.混凝土的碳化会降低氯离子的扩散系数;碳化使混凝土的孔隙率降低、密实度提高,一定程度上阻止了氯离子向混凝土内部扩散,完全碳化试件的氯离子扩散系数约为未碳化试件的1/2左右.利用pH计对部分碳化试件进行了测试,结果表明方法可行.     

受力状态下混凝土试件碳化试验研究

为了研究混凝土桥梁的碳化规律,采用加速碳化试验方法,进行了碳化环境下受力状态混凝土试件的耐久性试验,分析了碳化混凝土的退化机理和规律.结果表明:拉、压应力分别加快和减缓了混凝土碳化的速率,且应力变化越大,碳化速率的改变就越大;桥梁常用C50强度混凝土的碳化深度远小于低强度混凝土,但C50强度混凝土受拉时的相对碳化深度大于低强度混凝土.根据试验结果修正了现有混凝土碳化深度预测模型中的工作应力影响系数.当混凝土桥梁的裂缝宽度满足规范要求时,裂缝对混凝土碳化的影响很小;预应力混凝土桥梁的耐久性能优于钢筋混凝土桥梁.     

棕榈油厂倾析渣去除镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)及铅(Ⅱ)的吸附动力学及热力学

棕榈油厂的倾析渣含较高有机物质.可将其用作吸附废水中金属离子吸附剂.倾析渣经105℃干燥后于500℃碳化,以碳化后的倾析渣去除Cd^2＋,Cu^2＋和Pb^2＋.采用热重分析法分析碳化后的倾析渣表明：倾析渣湿度为4%,含挥发物21%、固定碳物23%、灰化物52%.运用朗格缪尔（Langmuir）等温模型和弗罗因德利奇（Freundlich）等温模型分析了含倾析渣1 g/100 mL离子水溶液,结果表明：碳化后的倾析渣对Cd,Cu,Pb的最大吸附量分别为24,23,97 mg/g,且吸附动力学遵循准二级反应动力学模型.测定了热力学参数标准生成焓（ΔH°）、标准熵（ΔS°）、标准自由能（ΔG°）.     

负载下碳纤维布约束混凝土圆柱轴压应力-应变关系试验研究

通过32个碳纤维布约束混凝土圆柱的轴压试验,研究了圆柱在不同的负载水平、混凝土强度和碳纤维包裹层数下的破坏特征和力学性能,并对负载导致约束混凝土峰值点应力和应变下降的原因进行了分析.试验结果表明,负载水平的大小对于碳纤维布的约束效果有明显影响.随着负载水平的提高,第2阶段刚度、峰值点应力和应变均逐渐下降;而碳纤维包裹层数的增加,则放大了这种效应.在已有未负荷状态下碳纤维布约束混凝土的相关研究成果的基础上,根据试验结果,首次提出了考虑负载影响的第2阶段刚度、侧向膨胀系数、峰值点应力和应变的计算公式,并提出了考虑负载影响的碳纤维布约束混凝土圆柱的应力-应变关系计算模型.     

钢与高强混凝土组合梁的抗裂性能

研究了4根钢与高强混凝土组合梁的抗裂性能·试验表明,当荷载达到极限荷载的40%左右,微裂缝首先在加载点下的混凝土板底面出现,然后在加载点间逐渐增加,最后裂缝贯穿板顶;得到组合梁的混凝土板及型钢应变与荷载关系的曲线,分析钢与高强混凝土组合梁工作机理·利用弹性分析理论建立钢与高强混凝土组合梁开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果对比,二者吻合良好·给出了钢与高强混凝土组合梁裂缝宽度的计算公式·     

三道湖中桥无粘结预应力混凝土主梁设计

对直线配索无粘结预应力混凝土梁截面应变进行了分析,根据极限状态下截面受压边缘混凝土应变分布形式及无粘结预应力钢束高度处的混凝土应变分析,得出无粘结预应力钢束极限应力增量的积分表达式,编制了计算程序进行求解,并与21片两集中力三分点加载实验梁的实验结果进行了对比,结果较为吻合;不计梁体弹性区段的混凝土应变时,极限应力增量计算值减少7.5～15.1MPa,占极限应力增量的1.9%～4.5%,可偏安全地予以忽略.根据理论和实验结果,对标准跨径25m的三道湖中桥上部结构预应力混凝土箱形主梁进行了设计.     

掺硅粉路面混凝土路用性能

分析了硅粉对混凝土作用机理,研究了掺硅粉路面混凝土的路用性能和施工工艺及技术经济性。结果表明,从抗折强度和经济性指标考虑,路面混凝土存在最佳硅粉掺量问题:与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15—20 kg/m3掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价,如抗折强度提高10％、极限拉应变提高22％以上、压折比降低7％、耐磨性提高42％和抗冻性能提高近10倍、材料费用可节约11％左右,表明掺硅粉混凝土在路面工程中应用是可行的。     

风机基础中钢-混凝土间的接触有限元模拟

运用通用有限元软件ANSYS对风机基础的缩尺简化模型试验进行了模拟与分析,采用面面接触对模拟基础环钢板与混凝土的接触作用,对其内部钢-混凝土的滑移粘结等性能进行了研究,分析了试验模型的传力机理和应变分布特征,确定出合理的库伦摩擦本构的静摩擦系数,有限元计算结果与试验曲线吻合较好,可为风机基础实体模型的理论研究和工程实际分析提供依据。     

EPS轻质混凝土饱水软化后的强度与变形特征*

与普通混凝土类似,聚苯颗粒混凝土遇水有也表现出软化效应,导致强度和刚度参数下降,为此,基于饱水软化试验,对不同干密度聚苯颗粒混凝土饱水72小时后进行了强度试验,结果表明：聚苯颗粒混凝土的软化系数在0.8附近及其以上,接近于耐水性材料。饱水或干燥时,应变在1%~2%范围内时变形以弹性变形为主,且峰值强度在3%附近。当应变在2%以前,饱水前后应力-应变曲线较为接近,表明在弹性阶段饱水前后力学性质较为接近,2%应变以后,表现为峰值强度下降,割线模量降低。     

钢纤维高强混凝土的中应变率本构关系

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对纤维体积率为0～3%的钢纤维高强混凝土(SFRHSC)进行了中应变率的冲击压缩试验.试验表明,应变率从阀值提高到90 /s时,SFRHSC峰值应力增幅30%左右,弹性模量增幅50%左右,峰值应变增长幅度则是基体混凝土的2～3倍.集料-高强基体和钢纤维-高强基体的双重叠加效应,大大提高了基体的抗冲击强度和韧度,使SFRHSC试件在冲击荷载作用下呈现出"微裂而不散,裂而不断"的良好破坏形态,而在相近的冲击荷载下,基体混凝土试件成粉碎性破坏.根据试验结果建立了SFRHSC四参数率相关性本构方程,该方程同时考虑了应变率和应变对材料应力的影响.