混凝土两向应力状态下强度计算

处于复杂应力状态下混凝土构件进行受力和变形分析时,需要确定混凝土在双向应力作用下的破坏准则和本构关系,以便于具体计算混凝土在两向应力状态下的强度和变形.文章根据二轴包络图图形坐标,求出有关边长及夹角,从而求得包络图各直线交点的坐标,列出各段直线方程式,导出两向应力下强度计算公式,并结合算例证实了所给计算方法的有效性.     

加、卸荷条件下岩石变形及三轴强度研究

基于实际岩石工程开挖过程中存在的卸荷现象,通过大理岩、花岗岩、砂岩等常规三轴加载与固定轴向位移的三轴卸围压实验（包括加地破坏后的卸围压实验）,对常规三轴与三轴卸卸围压条件下的变形模量及强度参数（弹性模量、峰值程度、残余强度等）进行了对比分析,试验表明卸载过程变形模量及强度指标明显小于加载过程的变形与强度指标,而三轴加载到峰值破坏后的卸围压试验表明其抗剪强度内摩擦角远大于加载破坏时的内摩擦角,内聚力一般比加载条件下加载峰值内聚力及峰后残余内聚力小。     

混凝土在两压一拉加载下的变形和强度特性

利用自制的三轴试验装置，对国内外较少进行的混凝土在两压一拉状态下的变形 和强度进行了试验研究，给出了在各种应力组合下混凝土的应力－应变关系曲线及极 限强度。在分析试验资料的基础上，建议了一个用八面体应力表述的适于混凝土在压 拉状态的强度准则。     

三向应力下岩石的强度和变形特性研究

为探讨岩石在三向应力作用下的强度和变形破坏规律及影响因素,采用MTS815电液伺服岩石力学试验系统,分别对砂岩和灰岩进行了三轴压缩试验。基于岩石的应力应变曲线与莫尔-库伦准则,对其残余强度、抗剪强度参数和弹性模量等力学变形特性进行了研究,并分析了孔隙率对岩石各类参数的影响。结果表明:围压对岩石的破坏特征有显著影响,岩石由低围压控制下的脆性破坏逐渐转变为高围压控制下的塑性破坏;横向应变的变化规律与侧向压力作用关系不明显,岩石在峰值应力处的横向应变几乎为定值,应力刚降至残余强度时的横向应变也近似为定值;与砂岩相比,灰岩的孔隙率较低,因而内摩擦角较大,峰值强度也越高,峰值后的残余强度降低得越明显;围压对低孔隙率岩石的弹性模量影响较小,而高孔隙率岩石的弹性模量随围压增加而增大。     

剪应力强度和平均法向应力对冻土变形的相互影响

通过冻结砂土的三轴蠕变试验发现：冻土蠕变过程中其体积变形不为零,且剪应力强度明显影响着冻土的体积变形;冻土的蠕变变形不仅取决于剪应力强度,而且与平均法向应力密切相关,当存在平均法向应力的影响和体变不为零时,按照传统的方法直接从单轴应力状态的蠕变方程推算复杂应力状态下的蠕变参数,即使在单一曲线假定下也是不可行的。     

三轴加载状态下轻骨料混凝土的变形特性

利用自制的混凝土三轴试验系统，通过１２７块试件，对国内尚未研究，国外也较少开展的轻骨料混凝土在常规三轴及真三轴状态下（包括两轴拉及三轴拦状态下）的变形特性进行了试验研究；分析了应力－应变关系的特点，并与普通混凝土三轴状态下的特性进行了比较，发现了轻骨料混凝土在三向高压应力比下其应力－应变曲线具有明显的平台流塑特性；讨论了中间应力对值应变的影响以及轻骨料混凝土体积应变规律，为建立轻骨料混凝土的本构关     

高温后双轴压混凝土强度和变形性能研究

利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对常温20℃及200～600℃高温后的混凝土进行了5种比例加载路径的双轴压试验,测得了混凝土的强度及应变,发现高温后双轴压混凝土的抗压强度及应变值比单轴压状态时高.根据试验结果,系统地探讨了高温后混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形等力学性能,在此基础上,建立了同时考虑温度与应力比的高温后混凝土双轴压的强度破坏准则.这些结论为烟囱、核反应堆安全壳、火灾后的建筑物等处于双轴压组合荷载作用下混凝土结构的设计、分析提供了理论依据.     

灌浆体在三轴受压状态下的变形和强度特性分析

灌浆体在锚杆工作过程中处于一种复杂的应力状态,但随着荷载的增加,应力状态会由拉-压-压状态向压-压-压逐步转变.因此,建立的混凝土破坏模型大都基于三轴受压状态.介绍了灌浆体在三轴受压状态下的试验研究,分析了灌浆体在三轴受压状态下的变形和强度特征,并在此基础上建立了以八面体应力空间表示的三轴压状态下灌浆体的破坏准则.     

平面应力状态下混凝土强度的软化

变换施加于钢筋砼平板试件水平及垂直方向拉力与压力的比值以及钢筋的配置方向,使平板内产生不同的应力状态、用于研究砼强度的软化性能。研究表明:在二向拉压力作用下,钢筋砼平板中的砼不仅主应力方向的抗压强度降低,而且抗拉强度也降低,即存在砼强度软化现象。同一砼和配筋率情况下,砼强度的降低程度与配筋角度及施加于试件两向的拉压应力比有关,而与加載路径无关。通过分析,提出了砼抗压和抗拉的强度软化计算公式。     

混凝土单轴受压动力全曲线试验研究

采用MTS 815.04岩石力学试验机对混凝土单轴受压动力本构关系进行系统试验研究.考虑五种不同加载速度,在位移和应变率双重控制下,得到动力加载条件下单轴受压应力一应变全曲线.根据试件的破坏特点,讨论动力加载与静载条件下试件破坏形态的区别,分析峰值应力、峰值应变以及弹性模量等力学参数的应变率效应,并与已有试验结果进行对比.结果表明:本次试验得到的结果揭示了混凝土在单轴受压条件下动力加载全过程的非线性性能,为正确理解混凝土在动力加载条件下的破坏机理提供试验依据.     

饱和全风化火山岩填土稳定状态的三轴压缩试验

在重塑试样的三轴压缩实验基础上,对全风化火山岩松散填土的稳定状态进行了分析研究．探讨了试样的相对压实度、初始含水量、应变速率对稳定状态的影响．得出了稳定状态线在vss～logp‘ss平面内不唯一的结论,其位置随上述因素变化．提出了一种归一化方法,在考虑相对压实度、初始含水量效应的情况下可以给出单一的稳定状态线．     

炭质板岩三轴压缩蠕变特性及其本构模型

采集兰渝铁路木寨岭隧道炭质板岩制备试样,开展了三轴蠕变试验,研究了不同层理面与轴向荷载夹角下的试样蠕变特性.根据试验结果提出了岩石横观各向同性蠕变本构模型,由于炭质板岩性质的方向性,其蠕变势函数与常规势函数相比需要更多的参数.此外,结合试验数据开展了蠕变参数反分析研究,可以减少蠕变试验数目,在工程应用中具有一定优势.研究结果为了解岩石横观各向同性和制定相关地层支护方案提供了科学依据.     

基于多晶离散元法的砂岩三轴压缩损伤特性

利用开源软件Neper生成Voronoi晶粒镶嵌体导入3DEC,建立考虑砂岩矿物成分的三维Voronoi多晶离散元模型.基于砂岩的实验室常规三轴压缩试验结果,进行了砂岩细观模型参数标定,开展了三轴压缩条件下非均质砂岩的细观损伤演化过程模拟.研究结果表明,低围压下岩石中产生的微裂纹主要为拉裂纹,伴随少量剪裂纹,而高围压下剪裂纹的生成数量明显增多,甚至峰值强度前剪裂纹的数量大于拉裂纹.试样内微裂纹的演化反映了砂岩在围压作用下的脆延性转化特性;砂岩出现明显的扩容现象,围压越大,扩容滞后越明显,且相应的扩容点应力占强度百分比增大.     

混凝土材料的动态力学性能研究

为研究混凝土材料的动态力学性能,通过自行编制的粗集料颗粒在混凝土材料中随机分布的二维生成程序,将混凝土作为水泥砂浆和粗集料组成的两相复合材料建立二维有限元模型,对混凝土复合材料在静动态压缩载荷作用下的力学性能和破坏形态进行了模拟. 在与实验结果比较的基础上,验证了有限元模型的有效性,进而分析了粗集料粒径级配和粗集料体积分数对混凝土材料动态力学性能和破坏形态的影响,为混凝土材料的优化和设计提供依据.      

腐蚀环境下钢筋混凝土的轴向受压承载力研究

通过预测混凝土碳化深度,钢筋的氯离子侵蚀速率及钢筋起始锈蚀时间,建立了腐蚀环境下钢筋混凝土承载力与时间之间的关系.通过算例分析混凝土保护层对钢筋混凝土承载力的影响,得到保护层厚度对钢筋混凝土承载力的影响规律,即钢筋混凝土保护层厚度的增加可以提高腐蚀后钢筋混凝土的承载力,主要原因为保护层厚度的增加推迟了钢筋起始锈蚀时间.并分析了钢筋质量损失率与时间的关系以及钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响,得到了钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响规律,即直径大的钢筋对锈蚀的抵抗能力更强,钢筋直径越大锈蚀率越低.     

抛掷爆破混凝土介质飞散行为研究

针对内爆炸载荷作用下混凝土介质的抛掷问题,采用量纲分析与数值模拟相结合的方法,对抛掷爆破条件下混凝土介质飞散行为进行了研究.通过量纲分析得到了以装药量与埋深为自变量的关于平均抛掷速度的函数表达式.基于爆坑内混凝土介质抛掷速度的分布规律,定义了爆破后混凝土介质的平均抛掷速度.基于AUTODYN-2D数值模拟结果数据,拟合得到了用于估算平均抛掷速度的工程表达式.为了验证该公式的适用性,对其进行了显著性检验,结果表明,该公式在置信水平为0.99条件下是显著的,说明其精度较高,具有较好的适用性.      

钢板笼混凝土组合柱的偏压性能试验

通过对9根钢板笼混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的偏压试验,研究钢板笼混凝土组合柱偏压的基本力学性能,并分析不同参数对钢板笼混凝土组合柱偏压力学性能的影响.结果表明:钢板笼混凝土组合柱的偏压破坏特征与钢筋混凝土柱基本相同,试件中部符合平截面假定,横向曲线近似正弦半波曲线;钢板笼混凝土组合柱与钢筋混凝土柱相比,耗能可提高110%,延性可提高48%;偏心距是影响钢板笼混凝土组合柱偏压承载力的主要因素,长细比在4~10范围内对承载力影响不大;随着含钢率增大,试件的承载力增大,但提高的幅度逐渐减小.     

矩形薄板受端面载荷作用下的变形行为

利用铁木辛柯能量法研究了具有初始缺陷的薄板受端面载荷作用下的变形行为．针对典型边界状况，选定合适的位形函数，导出了总势能表达式及其一阶和二阶变分．并以方板作为特例讨论了屈曲行为及二次屈曲问题．同时还指明了外力势能对变形行为的影响．