轴拉荷载下混凝土徐变性能的研究

用轴心受拉混凝土试件,在标准条件下养护一个月后,进行了不同应力水平下轴心受拉徐变破坏试验,观测了混凝土在不同应力水平下的轴拉徐谈变形过程,通过分析得到了对应于不同轴拉应力水平时的混凝土的徐变变形规律,当持荷应力高于徐变长期强度时,混凝土地持续拉伸荷载作用下的徐变变形随时间的增长不断增加,直至发生徐变破坏,这类徐变变形过程一般可以分为３个阶段（即徐变减速阶段、稳定徐变阶段和徐变加速阶段）、根据试验结     

混凝土受拉徐变中破坏时间与持荷应力关系研究

用轴心受拉混凝土试件,在标准条件下养护后进行了不同应力水平下轴心受拉徐变破坏试验,经过理论分析与数据处理,得到了混凝土轴心受拉条件下应力水平与徐变破坏时间的关系．利用此关系可以预估受拉条件下混凝土构件的寿命,确定混凝土构件在正常工作时的持荷应力水平     

高持续荷载下混凝土徐变和损伤耦合机理

为研究混凝土在高持续荷载作用下徐变和损伤的耦合机理.采用加卸载、碱骨料及高温烘烤获得了带不同初始损伤的混凝土,并开展了损伤混凝土在不同应力水平高持续荷载下的徐变试验,分析了混凝土徐变变形和损伤随持荷时间的变化规律,研究了单调加载和持续荷载下材料内部损伤演化和应变能累积的关系.结果 表明:混凝土在长期荷载作用下损伤随徐变应变增加而增大,在损伤稳定发展阶段徐变应变与损伤基本呈线性关系.混凝土在不同荷载形式下应变能和损伤的演化关系相同,可以通过混凝土单轴损伤-应变能关系来表征高持续荷载下徐变和损伤的耦合关系.研究成果可以为长期荷载下混凝土结构分析提供参考.     

历经长期持荷后钢骨混凝土柱的抗震试验研究

针对钢骨混凝土柱结构在长期荷载作用下,由于混凝土徐变和收缩引发的与时间相关的力学问题,开展了钢骨混凝土柱及钢筋混凝土柱对比试件历经轴向长期持荷后,在水平低周反复荷载下的抗震性能试验.试验监测了长期持荷期间由徐变和收缩引起的柱试件的轴向长期变形,考察了柱试件在抗震试验中的破坏形态、变形和强度等性能指标.试验结果表明,柱试件在持荷1年后,即已完成大部分徐变变形.抗震试验中,所有试件均发生弯剪破坏,无论其是否经历长期持荷,钢骨配置及试验轴压比对各柱试件的影响规律同以往相关研究所得到的结论基本一致:配置钢骨会提高柱试件的变形和耗能性能;随轴压比的增加,柱试件的变形和耗能性能降低,但抗剪承载力有所提高.长期持载作用使钢筋混凝土柱对比试件的初始刚度减小,屈服位移增大,延性系数减小,但对于钢骨混凝土柱试件,由于配置了核心钢骨,长期持荷的影响被抑制和弱化.因此,相较于钢骨配置及轴压比等重要设计参数,长期持荷对钢骨混凝土柱抗震性能的影响在设计中可以忽略.     

早龄期持续拉力对混凝土性能的影响

为研究早龄期持续拉力对混凝土后期力学性能的影响,设计了7个系列共77个混凝土试件,探讨早龄期持荷轴拉比、持荷时间、混凝土强度等3个因素对混凝土后期轴心抗压性能的影响规律。为此,制作了对6个混凝土试件同时施加持续拉力的试验装置,龄期1.5d时开始施加轴向拉力,持荷一定时间后卸载,龄期28d时进行轴心抗压试验。持荷轴拉比和持荷时间对混凝土后期轴心抗压性能有一定的影响:持荷时间为7d时,轴拉比为0.15和0.3试件后期轴心抗压性能基本没有劣化,而轴拉比为0.5时试件产生了不可自愈的损伤,初始弹性模量、轴压峰值应力下降、峰值应变增大;轴拉比为0.3的试件持荷时间增加到14d,混凝土后期性能产生了劣化。混凝土强度等级越低,早龄期持续拉力对其弹性模量的影响较大,但峰值应力和峰值应变的影响相对较小。在试验结果的基础上,采用最小二乘法回归得到了持荷时间和持荷轴拉比对混凝土初始弹性模量、峰值应力与峰值应变的早龄期持荷影响系数。最后,在普通混凝土的应力应变关系的基础上考虑早龄期持荷影响因数,得到了受早龄期持荷影响的混凝土应力应变关系。     

早期预拌混凝土抗拉性能的试验研究

在混凝土工程中包括强度和极限拉伸的抗拉力学性能是很重要的指标,然而因轴心受拉试验存在难度以及国内外对极限拉伸没有统一的试验方法造成相关的试验研究结果离散.为较精确地得到混凝土轴心抗拉和劈裂强度之间的关系以及早期拉伸变形值,利用自行设计制作的混凝土轴心受拉试验装置成功地解决了试件对中困难的问题,并对工程中常用的三个强度等级的预拌混凝土进行了4个龄期(3d,7d,14d,28d)的试验,得出了预拌混凝土强度、轴拉弹性模量和极限拉伸值随龄期的变化规律以及极限拉伸变形值的估算公式.轴拉和劈裂强度之比随龄期增长而减小,二者微观破坏机理不同;拉压关系与规范公式符合较好.     

钢套管混凝土加固RC柱轴压受力全过程分析

对9个钢套管混凝土加固RC方柱和1个RC对比柱进行轴心受压试验,试验结果表明采用钢管混凝土加固后,RC柱的承载力平均提高3.65～5.39倍,破坏形态呈延性破坏,破坏后荷载仍然可以保持在较高水平.基于钢套管混凝土加固RC方柱轴压试验的研究结果,合理选择材料本构关系、钢-混凝土界面接触关系和混凝土单元破坏的准则,采用有限元软件ANSYS建立加固柱轴心受压力学模型,对轴压作用下加固柱的受力全过程进行计算分析.通过对比试验测得的和计算的试件承载力和荷载-纵向变形全过程曲线,发现二者吻合良好,最大误差仅为5%.在此基础上,利用被验证的有限元计算模型,对试件各个组成部分的应力分布和应力发展规律进行分析.结果表明,试件各个组成部分在加载初期持荷比例基本不变;随着荷载的继续增加,钢管对原RC方柱和后浇筑混凝土产生明显的约束作用,使其峰值应力明显超过单轴抗压强度,钢管持荷比例小幅度减小,而混凝土持荷比例小幅度增大;当试件达到承载力之后,由于钢管的硬化和混凝土被压碎,钢管持荷百分比增大.     

钢筋混凝土梁长期荷载下挠度近似计算方法

长期荷载作用下钢筋混凝土梁的挠度受荷载、混凝土收缩及徐变等多种因素影响,其变形是非线性的。本文用梁开裂后的“平均”截面,提出了近似计算方法。求解变形时,受压区取“平均”截面中的２／３面积,并考虑应力均匀分布,受拉区考虑了钢筋对混凝土变形的约束作用。     

周期荷载作用下煤的疲劳变形及能量演化特征

为研究单向应力状态下周期荷载对煤疲劳破坏特性的影响,利用MTS815.02岩石力学试验系统进行了多级周期荷载试验.试验结果表明:(1)当周期荷载峰值应力低于煤样疲劳强度时,煤样变形具有初始和停滞两个发展阶段,耗散能呈L型演化规律;当周期荷载峰值应力超过煤样疲劳强度时,煤样变形具有初始、等速和加速3个发展阶段,耗散能呈U型演化规律;(2)对于煤样的疲劳破坏,环向变形和体积变形比轴向变形更为敏感;(3)常规单轴压缩试验时,煤样大致呈单斜面剪切破坏,局部伴随拉伸破坏;周期荷载试验时,煤样破坏后产生许多小碎块,偶尔可见较大块体;(4)只有当周期荷载峰值应力高于煤样的疲劳强度时,煤样内部微裂隙才开始大量萌生、扩展、贯通,这一过程将最终导致煤样发生疲劳破坏.     

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.     

高压应力作用下混凝土的徐变和徐变破坏

本文通过对混凝土在较高压缩应力作用下徐变行为的试验研究,得到混凝土在不同应力水平下的应力-应变-时间曲线、徐变破坏的时间规律以及徐变过程中横向变形系数泊松比的变化.     

平面应变混凝土强度变形试验与等效单轴应变本构模型

利用自行研制的三向强度变形试验装置,进行了应力比α=σ1/σ3=0:-1,0.05:-1,0.1:-1,0.2:-1和0.3:-1的拉-压平面应变状态强度与变形试验.试验结果表明:在拉压平面应变状态时,混凝土破坏形态主要分为受拉和受压2种,应力比α=σ1/σ3≤-0.1时为受拉破坏,应力比α>-0.1时为受压破坏;在混凝土开裂或屈服前,应力应变关系呈线性.同时,根据试验结果给出了拉-压平面应变状态的强度计算公式,完善了平面应变状态等效单轴应变本构模型.     

受荷方式对钢管轻集料混凝土短柱轴压性能的影响

采用3种加载方式对27根钢管轻集料混凝土短柱进行轴压试验,分析了加载方式对构件轴心受压破坏形态和力学性能的影响,主要试验参数为不同轻集料混凝土强度等级和钢管截面尺寸.3种受荷方式分别为:荷载作用在核心混凝土上;荷载作用在整个截面上;采用滚轴加载板将荷载作用在整个截面上.研究结果表明,加载方式对钢管轻集料混凝土短柱的轴压变形性能有较大影响,而对其极限承载力影响不大.无论何种加载方式,钢管轻集料混凝土短柱的纵向压缩变形能力都很强,纵向应变可达0.1,因而具有十分良好的延性,并具有较大的后期承载能力.     

混凝土徐变损伤演变方程及其在非线性徐变理论中的应用

本文运用连续介质损伤力学的基本方法分析混凝土在高应力下的非线性徐变,根据混凝土徐变过程中内部微裂缝的细观分析,建立了徐变损伤演变方程,同时得到弹性徐变耦合损伤后的非线性徐变本构方程,用所得到的方程分析了在低于长期强度的应力作用下的长期徐变和应力水平高于长期强度时的徐变破坏,计算的结果和一维非线性徐变实验数据符合得较好。     

混凝土圆柱体早期收缩徐变性能试验研究

通过恒温恒湿条件下对素混凝土徐变柱在不同加载龄期下进行短期持荷试验,得到了混凝土圆柱体早期收缩徐变规律,对比了不同加载龄期下混凝土圆柱体早期徐变性能差异性.试验表明:混凝土早期收缩应变随时间逐步增大,收缩应变率变化较小,早期体外收缩应变较体内收缩应变要大,体内外收缩应变差值随着时间有增大趋势;混凝土早期徐变系数随持荷时间而增大,徐变增长速率逐步减小,混凝土圆柱体体内实测徐变系数较体外实测徐变系数偏小;在持荷初期阶段,加载龄期越大,徐变系数越小,徐变系数增长速率越快.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

混凝土非线弹性正交异性本构模型

通过对混凝土多轴应力下强度、变形和破坏形态的大量试验研究，建立了非线弹性正交异性本构模型。根据试验规律，建议了拉应力指标α以划分混凝土的破坏形态，并分别给定适宜的等效单轴应力—应变关系；定义了合理的应力水平指标β；给定拉、压应力状态泊松比值的不同变化规律和公式。本构模型与试验曲线比较，无论是应力—应变曲线的形状和绝对值，以及不同应力比下的峰值应变变化规律都符合良好     

侧压竹集成材梁长期受弯性能试验研究

竹集成材是一种将竹材加工成竹片并进行干燥、胶合而成的层集材.本文共进行了3组侧压竹集成材的长期受弯性能试验研究,长期试验开始前通过试验确定梁的受弯极限承载力,以此作为确定长期荷载施加值的依据.长期试验的持续时间为8个月,在此期间,得到了侧压竹集成材梁不同应力条件下的蠕变变形实测数据.研究表明:在不同应力水平下,构件的蠕变变形曲线与典型的蠕变变形曲线较为接近;应力水平对侧压竹集成材梁蠕变变形有着重要的影响,应力水平低,蠕变变形程度相对较小,当加载水平高于正常使用荷载时,其蠕变变形的发展更为明显;在实际工程设计中,应考虑侧压竹集成材梁在高应力水平的长期荷载作用下蠕变破坏的可能;侧压竹集成材梁的正常使用荷载标准值取极限承载力的45%更为经济.     

应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响

为研究应力状态对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁碳化损伤及承载力的影响规律,制作了7根RC梁进行加速碳化环境与荷载耦合作用试验研究。将RC梁放入环境箱中,进行三点弯曲静力持荷条件下的7 d、14 d、28 d加速碳化试验,得到不同持荷时间下的RC梁受拉、受压不同区域的混凝土碳化深度,进一步开展加速碳化作用、加速碳化与荷载耦合作用后的RC梁三点弯曲试验,探讨应力状态时碳化深度对RC梁极限承载力的影响机制。结果表明:通过对RC梁受压、受拉区的混凝土碳化深度分析,发现压应力状态会抑制碳化反应的进行,而拉应力状态会促进碳化反应的进行,28 d后受拉区混凝土碳化深度比受压区增加了34.7%。混凝土碳化损伤导致抗压强度降低、钢筋锈蚀影响了试验梁的极限承载力,加速碳化作用28 d后RC梁的极限承载力下降了10.7%,加速碳化与荷载耦合作用28 d后RC梁的极限承载力下降了14.9%。     

约束状态下混凝土拉伸徐变模型

为准确计算混凝土收缩变形在受到内、外部约束情况下产生的拉应力,评估混凝土收缩开裂风险、提高结构物耐久性,该文基于浇筑后混凝土的约束应力及应变试验,研究了混凝土约束状态下的拉伸徐变行为。研究结果表明:约束状态下的混凝土具有较大的流动徐变变形,建立在压缩徐变试验基础上的传统徐变模型不能够精确预测约束状态下混凝土的应力发展。研究根据混凝土实测约束应力-应变数据对传统模型进行改进,建立了更能代表实际工程情况、能够用于混凝土约束应力计算的徐变及松弛模型。