柔性混凝土的抗拉特性及其破坏准则研究

通过极限抗拉强度试验和围压作用下的拉伸试验，研究了柔性混凝土的抗拉破坏特性，研究表明：柔性混凝土与普通混凝土相比，拉压强度比、极限拉应变明显增大；围对抗拉强度影响较小，对拉应变影响较大，当发生拉断破坏时，应以抗拉强度作为破坏准则，当发生剪断时，就以莫尔－库化理论作为破坏准则。     

应变率对混凝土抗拉特性影响

在MTS伺服疲劳机上对混凝土进行动态受拉试验,分析试验结果,发现混凝土的抗拉强度与应变率的对数近似成线性关系;混凝土的弹性模量、吸能能力均随着应变率的增加而增加;泊松比不随应变率的变化而变化。在此基础上,推导出了混凝土的抗拉强度与应变率的近似关系,并与文献中的结果进行了比较。     

混凝土耐久性损伤机理分析

混凝土耐久性损伤问题带来的经济损失十分巨大,近些年该课题已经引起了国内外的广泛关注。本文对各种因素导致混凝土结构损伤的机理进行了分析,可以为基于耐久性的结构设计和提高混凝土耐久性策略的制定提供依据。     

超声法研究混凝土动态损伤实验

动态损伤的量化是混凝土破坏机制研究的难点.文章提出了结合SHPB实验技术,定量测量混凝土冲击损伤的超声方法,并用该法进行了动态损伤量化研究,对实验数据进行了拟合比较.研究证明该方法适用于应变率在10 ～40 s-1范围内的动态损伤研究.     

沥青混凝土冻融断裂特性与损伤机理研究

目的 研究冻融循环对沥青混凝土抗剪强度参数、弹性模量及断裂性能的影响规律,为防治季冻区路面冻融灾害提供科学依据.方法 采用冻融循环试验和三轴压缩试验测定沥青混凝土的抗剪强度参数变化规律;采用半圆劈裂试验研究冻融循环对沥青混凝土断裂性能的影响规律;基于ABAQUS数值计算软件XFEM扩展元程序模拟沥青混凝土裂隙动态扩展规...     

掺CWCPM混凝土的冻融损伤机理及演化模型

建筑垃圾的大量堆积和冻融破坏作用导致的混凝土耐久性衰减是目前土木建筑工程领域面临的两大严峻挑战。为提高建筑垃圾再生利用率,并从本质上揭示掺建筑垃圾(废砖粉)复合粉体材料(CWCPM)混凝土的冻融损伤演化机理,采用室内加速试验和理论分析相结合的研究方法,分析不同因素对混凝土宏观抗冻性能劣化规律的影响,并采用多因素分析方法建立掺CWCPM混凝土的冻融损伤演化模型。借助微细观测试手段,分析冻融过程中掺CWCPM混凝土微观形貌及孔结构的损伤演化规律,揭示混凝土冻融损伤演化机理。结果表明:随水灰比、冻融循环次数的增加和盐溶液的加入,混凝土冻融损伤破坏程度增加;CWCPM的掺入提高了混凝土的抗冻性能,与基准试件相比,50次冻融循环后,掺30%CWCPM混凝土的单位面积剥蚀量降低27.1%,抗压强度提高6.2%;基于宏观试验结果建立的冻融损伤演化模型可较好地预测混凝土抗冻性能。由混凝土微细观试验结果可知,掺CWCPM混凝土的冻融损伤的实质是其内部微观结构逐渐松散、孔结构逐渐劣化的物理变化过程,是试件内部裂纹、孔隙等缺陷产生、扩展直至破坏的损伤积累过程。     

多花木兰根系抗拉特性及边坡稳定性分析

以护坡典型植物多花木兰根系为对象进行室内抗拉试验;在假定滑动面平行于坡面的前提下,推导生态护坡中坡体稳定系数的计算公式;研究不同坡度下根系的抗拉力、抗拉强度、弹性模量及边坡的稳定性.研究表明:多花木兰根系抗拉力随着直径的增大呈幂函数增加;根系抗拉强度为21.15~76.08MPa,随着直径的增加呈幂函数减小;坡度越大,同一直径根系的抗拉力与抗拉强度越大.多花木兰根系弹性模量为0.64~2.33GPa,随着直径的增加其弹性模量逐渐减小;根系直径为1.2~2.2mm时,弹性模量减小的幅度大,其他区间减小的幅度较小.坡体的稳定系数与根系的抗拉力呈正相关关系,与边坡的坡度呈负相关关系,并受根的生长方向和密度、植物的种植密度以及原状土的性质等影响.坡体的稳定系数随根系直径的增加呈线性增加.     

冻融劣化混凝土动态轴压弹塑性损伤研究

为探明处于不同冻融劣化程度的混凝土材料的动态轴压损伤特性,进行了不同冻融循环次数(0次、10次、20次、30次、40次)下的混凝土动态轴压试验。研究结果表明,改进后的弹塑性损伤本构模型能够很好地描述冻融劣化混凝土动态轴压损伤演化规律。冻融劣化混凝土动态轴压损伤演化过程中,损伤积累与刚度退化和塑性变形发展基本保持同步。应变速率的增大可以减缓混凝土材料损伤的发展,提高混凝土损伤发展的阈值。混凝土冻融劣化程度越低,损伤演化不同发展阶段的特征差异就越显著,并且材料会以更快的速度发生损伤破坏。     

高温作用后花岗岩抗拉特性变化试验研究

以含有石英、长石与黑云母矿物成分的花岗岩为试验对象,利用高温SHPB(split hopkins on pressure bar)装置展开动态劈裂拉伸试验,研究高温作用后花岗岩的抗拉特性变化情况,并采用X射线衍射仪获取了花岗岩矿物质成分的抗拉特性参数;依据SHPB装置一维应力波与应力均匀性基本假设,推理获得了花岗岩应力分布与抗拉强度的计算公式﹒试验结果表明：高温作用后,花岗岩抗拉强度随冲击气压的提升而增加;其抗拉特性变化仅与石英和长石成分有关;当温度一致时,冲击气压与花岗岩平均抗拉应变率成正比,且温度越高,花岗岩平均抗拉应变率趋于稳定的速度越慢;当高度一致时,随着温度的提升,花岗岩抗拉强度先下降后增长再下降,最终趋于稳定,且高度与抗拉强度呈正比﹒     

混凝土的抗酸雨腐蚀性及其机理研究

为了考察混凝土建筑在酸雨环境腐蚀下的耐久性问题,研究不同配合比的混凝土材料在酸雨侵蚀作用下的抗压强度、抗折强度和抗冲击性等性能,通过X射线衍射(XRD)、压汞测孔法(MIP)、扫描电镜和能谱仪(SEM-EDS)等测试方法,从粉煤灰、膨胀剂、聚丙烯纤维的作用机理入手,研究了侵蚀前后混凝土试块中水化产物微观结构及内部孔结构特征的变化.结果表明,聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土的抗酸雨腐蚀性效果最佳.基准混凝土水化产物在酸雨介质侵蚀下易转换为石膏和SiO2·nH2O,而聚丙烯纤维粉煤灰膨胀混凝土结构致密,有害孔显著减少,可有效阻碍酸雨介质侵蚀作用.     

牺牲混凝土在高温作用下的损伤及机理分析

为了研究牺牲混凝土的关键性能以及高温下性能演变与演变机理,采用105℃失重指标和X射线荧光分析仪测试牺牲混凝土的自由水含量和化学组成,并采用抗压强度指标、计算机断层扫描仪和扫描电镜研究了聚丙烯纤维对高温作用下牺牲混凝土强度、孔结构和微观形貌的影响.试验结果表明,制备的牺牲混凝土具有良好的流动性和力学性能,自由水的质量分数仅为4.4%,而SiO2和Fe2O3的质量分数则分别达到48.8%和30.0%,满足第三代核电站的基本要求.随温度升高,牺牲混凝土中的Fe2O3逐步还原为Fe3O4,混凝土表面逐渐疏松,同时微细裂缝和宽大裂缝增多,孔隙率最多增加了31.3%～42.8%,而900℃时牺牲混凝土抗压强度则降低为初始强度的27.1%～33.0%.聚丙烯纤维的掺加降低了牺牲混凝土的流动性和强度,但其高温残余抗压强度提高了5%～8%,且试件在高温下不爆裂.     

新老混凝土粘结劈拉强度试验研究

通过试验,分析了不同粘结面粗糙度、不同界面剂对新老混凝土粘结劈拉强度的影响规律,为混凝土结构修补和加固工程提供理论依据。     

三峡大坝混凝土耐久性及破坏机理研究

大坝常态混凝土是具有特殊组成和使用环境的混凝土，它水泥用量少、设计强度低、使用年限长，对耐久性要求高。大多数混凝土坝在建成若干年后就出现了程度不同的开裂、表面剥落等各种不同类型的破坏和老化现象，国家不得不花费大量的资金对混凝土坝体进行修补。为此，国内外在该领域进行了长期研究，得到一些成熟的技术措施，但对大坝混凝土耐久性尚难以很好地评价和控制，特别是缺乏从亚微观结构角度的研究，不利于很好地判断与提高大坝混凝土耐久性。     

寒区预应力混凝土管桩径向冻胀损伤机理

针对寒区预应力混凝土管桩冻胀破坏问题,在病害调查的基础上,采用有限元仿真手段,建立了考虑混凝土塑性损伤本构、预应力效应和不同冻胀水平的管桩模型,初步分析了寒区预应力混凝土管桩在冻胀作用下的破坏机理.研究结果表明:管桩在寒区工程应用中会产生轴向裂缝;填充物的冻胀作用导致管桩环向应力状态改变,螺旋箍筋由构造筋转变为受力筋,而纵向筋受影响较小.填充物的径向冻胀作用是管桩产生轴向塑性损伤和裂缝的主要原因.研究结论初步探明了管桩冻胀引起的塑性损伤机理,有助于下一步管桩技术改进.     

油菜籽壳加筋黄土劈裂抗拉特性

针对黄土改良方面,目前已形成天然纤维加筋土的体系,但对于纤维土的抗拉强度鲜有研究。随着国家城市道路建设的快速发展,对于路基边坡的抗拉、抗裂性能有了更高的要求。为研究油菜籽壳加筋黄土的抗拉性能,设计单掺试验探究了油菜籽壳掺量、油菜籽壳长度、压实度对加筋黄土抗拉性能的影响规律并分析了加筋机理。采用响应面法建立了油菜籽壳加筋黄土抗拉强度的数学回归模型。结果表明：在黄土中掺入油菜籽壳可以有效提高黄土的抗拉强度,各因素对抗拉强度的影响主次程度依次为油菜籽壳掺量、压实度、油菜籽壳长度。油菜籽壳掺量与长度之间存在协同作用。所建立的数学回归模型具有可靠性,满足工程需求。研究结果可为路基边坡治理及路基强度提供基础数据。     

超高性能混凝土断裂全过程声发射分形特征及损伤机理

为研究超高性能混凝土(UHPC)轴拉破坏全过程的声发射(AE)机理和分形特征,首先,开展了不同钢纤维(端钩形、微波纹形和直圆形)增强的UHPC轴拉试件破坏试验,得到UHPC轴拉破坏过程中的声发射信号;其次,利用快速傅里叶变换计算信号的主频,分析主频在试验过程中的分布特征;然后,基于分形理论利用分形盒维度计算方法对信号进行分形分析,并探究分形盒维度与主频之间的关联性;最后,利用小波包变换方法计算破坏过程中的平均频带能量,分析不同应力状态下各频带能量的演变规律。试验结果表明：变形纤维的端钩和波纹与基体滑移过程产生较高的主频信号,而直圆纤维与基体滑移过程产生较低的主频信号;试件破坏阶段主频段信号分布增多,但依然以基体微裂和钢纤维相对滑移为主;分形盒维度在试件开裂前分布较集中,且在即将破坏时分形盒维度增大,开裂后变分散,新生微裂纹产生的信号分形盒维度与开裂前类似,宏观裂纹扩展产生的信号分形盒维度降低;平均分形盒维度随主频的增大而增大,呈近似二阶多项式变化,主频越高的信号复杂程度越高;AE信号能量集中于1～4频段,不同纤维增强试件的主要能量在频段上的分布不同,但在即将破坏时所有试件能量均由低频向...     

混凝土高温后进行粘结劈拉强度试验研究

为了研究混凝土结构建筑物在高温（火灾）损伤后进行混凝土粘结修补的粘结性能，对经历高温混凝土与新混凝土的粘结试件进行了劈拉强度试验。温度从常温到900℃分为9个温度段，采用空气中自然冷却和喷水冷却两种降温方式，考虑了新混凝土强度和界面剂的影响，系统地研究了各种参数对新老混凝土粘结性能的影响规律，指出高温后粘结机理主要是由老混凝土的损伤程度所决定的。     

混凝土楔入劈拉破坏的数字图像相关方法研究

通过无损检测的光学测量方法——数字图像相关方法(DIC),对楔入劈拉试验过程中的混凝土进行了表面应变变化过程的测量。采用高分辨率摄像机进行试件表面图像的采集,通过数字图像相关方法对图片进行后处理,计算出试件表面每一点的应变量。通过对应变云图的分析,研究了混凝土在楔入劈拉试验过程中的裂纹扩展。结果表明,混凝土微裂纹往往出现在砂浆和骨料的边界处,并由此发展,此方法可以预判混凝土试件的破坏位置,可以用于结构监测和检测。     

基于混凝土损伤模型的卸载作用下盾构隧道损伤机理

在密集的地铁交通网附近区域进行工程活动会引起下卧盾构隧道产生较大纵向差异变形,对隧道结构服役性能及行车安全造成不利影响.既有研究大多基于弹性、弹塑性理论框架,忽视盾构隧道纵向变形带来的结构损伤的影响.考虑混凝土材料非线性损伤力学特性,首先引入一种基于能量的拉应力和压应力分解,考虑混凝土拉/压力学特性的差异;其次,建立双...     

混凝土收缩变形机理及影响因素研究

通过分析研究引起混凝土收缩变形的机理,讨论了影响其收缩变形的影响因素,并对这些影响因素的具体影响程度进行了较为详细的介绍,最后指出了在混凝土工程施工过程中有四个方面的问题需要引起重视。