衔架钢筋混凝土材料受力性能研究

为探讨带衔架钢筋混凝土材料的受力性能,设计了4组试验,现场预制4个混凝土构件,通过对4个构件的荷载-挠度试验、混凝土荷载-应变、下弦钢筋荷载-应变曲线对比分析,结果表明:1)在一定范围内,随施工荷载的增加,4个试件(S_1、S_2、S_3、S_4)的挠度呈线性规律增加,随后随荷载的继续增大构件裂缝逐渐增多,S_1、S_2、S_3、S_4构件彻底断了时施加的荷载分别为93.5 kN、113.8 kN、95.4 kN和107.2 kN,所对应的挠度分别为31.4 mm、41.5 mm、42.3 mm、45.1 mm;2)4个试件的挠度由0增至30 mm时,所需的荷载急剧增大,随后增大幅度有所减小;3)4个试件的应变均是随荷载增大逐渐减小,当荷载为0时应变也为0,随后几乎都是呈指数形式变化;4)S_1和S_2试件下弦钢筋的荷载为50 kN左右时,衔架钢筋完成了塑性状态到弹塑性状态的变化,当荷载为95 kN时又由弹塑性状态转变为塑性状态;S_3和S_4试件下弦钢筋在2种状态变化对应的荷载值分别37.5 kN和85 kN。     

疲劳荷载作用下铰接板桥挠度试验

为了研究铰接板桥在疲劳荷载作用下的挠度变化规律,制作了2组钢筋混凝土板桥试件,一组进行疲劳试验,另一组对应地进行静载试验。在试验过程中,分别取疲劳循环达到一定次数后静载作用下的板桥跨中挠度值和挠度残余累加值进行研究,并将疲劳荷载作用后的板桥与只进行静载试验的板桥在静载作用下的跨中挠度变化规律进行对比分析。研究结果表明:当疲劳循环次数未超过200×104次时,由于疲劳幅值未超过特定值,故随着疲劳次数的增加,施加静载时挠度值随静载值的增加逐渐呈线性关系,同时对于不同疲劳次数,施加相同静载时挠度值的变化呈现一定的规律性;当疲劳循环次数达200×104~250×104次,疲劳幅值增大时,挠度随施加静载值的变化规律仍近似呈线性,但在相同静载作用下,挠度值比未超过200×104次时的值增加较多,同时一定幅值下的疲劳循环次数及不同的疲劳幅值均会对板桥的疲劳残余产生影响;由静载试验梁的荷载-挠度曲线的对比可看出,经过疲劳荷载作用后,板桥挠度随施加荷载的变化更接近于线性变化。     

基于荷载试验的悬挑构件性能评估

通过某工业厂房大跨混凝土构件的荷载试验,说明了试验方案和数据采集系统的重要性.在试验荷载作用下,该混凝土构件原有裂缝长度没有明显增加,但裂缝宽度稍有所增长,未发现新的裂缝出现,实测挠度值满足规范规定.试验结果表明,该混凝土构件的安全性能满足设计要求.该试验方法为分析类似缺陷构件的安全性提供了科学的参考.     

重复拉伸荷载下锈蚀钢筋力学性能及本构关系研究

通过锈蚀钢筋重复拉伸荷载试验,分析了重复拉伸荷载作用下锈蚀对钢筋力学性能的影响,并建立了锈蚀钢筋本构关系模型.试验表明,重复荷载作用下,随着锈蚀率的增大,钢筋力学性能退化,变形能力下降,屈服平台逐渐缩短甚至消失;耗能性能降低,破坏时更加表现为脆性断裂,使得结构在地震发生时更易出现脆性破坏,甚至突然倒塌.基于试验成果本文建立了锈蚀钢筋应力-应变本构关系模型,研究成果可为锈损结构耐久性、残余承载力及抗震性能评估提供技术依据.     

循环荷载作用下预应力混凝土U型梁纵向裂缝试验研究

为了研究预应力钢筋混凝土U型梁行车道板处纵向裂缝对结构安全的影响,选择实际工程项目中标准梁段的一个节段进行循环加载试验.通过对试验梁节段进行1 000万次的循环加载,分析了预应力混凝土U型梁行车道板纵向裂缝的发展及变化规律,并通过一定重复荷载作用后的静力试验研究了裂缝发展对结构安全的影响.结果表明,在整个循环加载过程中,结构位移、混凝土和钢筋的应变及行车道板的纵向裂缝均随着荷载循环次数的增加而增加,且前300万次循环加载变化较大,后期逐渐趋于平稳;钢筋的应力幅值较低,不会产生疲劳破坏;U型梁行车道板的寿命主要受纵向裂缝控制.     

连续配筋水泥混凝土路面脱空状态下荷载应力参数影响分析

利用ABAQUS有限元软件,建立板底脱空状态下的三维有限元模型,研究不同脱空尺寸下,板厚、混凝土弹性模量、基层厚度、基层模量、裂缝宽度对CRCP板荷载应力的影响.结果表明,随脱空尺寸的增大,CRCP板的拉应力增长幅度先增大后减小,挠度增长幅度则持续增大;板厚的增加以及裂缝宽度的减小可以明显减小脱空状态下的荷载应力和挠度...     

冻融后预应力混凝土受弯构件正常使用极限状态分析

试验研究了5根预应力钢筋混凝土受弯试件经历不同冻融次数后的力学性能,通过对实验过程的分析及得到的荷载-挠度曲线,研究遭受冻融作用后预应力混凝土受弯构件使用阶段的跨中挠度随冻融次数的变化规律,参考规范法,将试验得到的开裂弯矩值与理论计算值进行对比,从而得出受冻融影响后的预应力混凝土受弯构件的短期刚度及开裂荷载仍然可以使用规范中的公式进行计算,只不过在计算时混凝土抗拉强度标准值及混凝土弹性模量应采用冻融循环后对应的实际值,研究内容能为我国寒区的预应力混凝土结构的变形验算提供参考。     

疲劳荷载作用下长龄期混凝土弹性模量的试验研究

本文根据某结合钢桁梁桥的荷载情况,取两种疲劳荷载（应力上限σmax相同,但应力幅△σ不同）在八种疲劳次数下对加载龄期较长的C50混凝土做了试验研究,分析了混凝土在疲劳荷载作用下的瞬时弹性模量Et、持续弹性模量Er及疲劳残余应变εr,并与加载龄期较短的C50混凝土试验结果进行了比较.由此说明了加载龄期对混凝土弹性模量和残余应变的影响.     

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元Van Der Poel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.     

劲性钢筋轻骨料混凝土梁正截面受弯数值模拟

为研究劲性钢筋轻骨料混凝土构件的抗裂性能,采用跨中集中荷载的加载方式,通过数值模拟,分析劲性钢筋轻骨料混凝土梁受弯构件变形与荷载的关系。模拟结果表明:劲性钢筋轻骨料混凝土梁刚度较大,但破坏时挠度很大,有很好的延性。当受压区混凝土压碎破坏时,试验梁仍具有很大的承压能力。随着跨中荷载的增大,梁的位移变形也随之增多。跨中荷载增加到40 t时,梁的位移变形开始大幅度增大,导致混凝土开裂。混凝土开裂后,试件截面刚度退化,裂缝宽度增幅显著,裂缝宽度逐渐加宽。试件梁开裂后,裂缝宽度随荷载变化的增长趋于稳定,抗裂性能较好。模拟结果与试验值相符。     

动荷载作用下沥青路面的表面裂缝扩展研究

【目的】研究沥青路面表面裂缝在动荷载作用下的扩展行为,分析完整沥青路面结构和含表面裂缝结构的负荷响应,探讨应力强度因子K₂随着荷载变化的规律,以及表面裂缝在扩展过程中K₂的敏感性,为公路工程中路面结构抗裂设计提供一定理论依据。【方法】应用有限元软件ABAQUS建立沥青路面表面裂缝结构模型,基于动力学理论对交通荷载作用下沥青路面结构进行数值计算。【结果】动荷载作用下,完整沥青路面的表面弯沉较静态荷载有所减小,随着裂缝扩展深度的增大,弯沉值会逐渐增大; 动应力强度因子K₂的变化曲线较荷载变化曲线具有一定的滞后性,且最大值大于静态荷载下K₂的值; 表面裂缝向下扩展过程中,K₂在扩展前期增长速率较快,扩展至面板厚度一半后,K₂的增长速率逐渐放缓; 减小面层模量、增大基层模量和厚度,能够较好地抑制表面裂缝的扩展,其余参数则影响较小; K₂随着行车荷载的增大呈线性增长趋势,裂缝扩展越深K₂增加越显著。【结论】延长含表面裂缝的沥青路面结构的使用寿命,较好的方法是减小面层动态模量,适当增大基层的动态模量以及增大基层的厚度。     

采用修正割线模量法分析地基的非线性沉降

提出了一种考虑时间因素的地基非线性沉降计算新方法,即修正割线模量法．该方法的计算原理是利用反馈修正技术依据地基载荷试验曲线反求各级荷载下地基土不同附加应力水平区段的修正割线模量,附加应力计算采用Boussinesq弹性理论解,采用分层总和法计算地基沉降．采用修正割线模量法对Briaud和Gibbens（1993）所做的一系列砂土地基中的基础加载试验成果进行分析．通过对不同基础加载试验曲线进行归一化处理,获得不同尺寸基础的荷载与相对沉降的归一化曲线,该曲线与计算曲线相吻合;采用修正割线模量法计算得到的不同尺寸基础对应于沉降25mm及150mm的荷载Q25及Q150与实测结果的误差在10％以内,根据南侧及北侧3m基础30min加载试验确定的蠕变指数m分别为0．036和0．030,计算得到2014年（20年后）2个3m基础所发生的总沉降分别为39．6mm和36．7mm．     

煤矿泥岩和砂岩冲击破碎与耗能特性试验研究

为研究施工动载对巷道围岩的影响,采用直径为50 mm的分离式Hopkinson试验装置开展了冲击荷载作用下煤矿井下见的泥岩和砂岩的动态力学性能试验研究。试验结果分析表明:在试验的应变率范围内,随着子弹冲击速度的增大,所携带的冲击动能越大,两种岩石试件的破碎块度越小;随着应变率的增加,泥岩和砂岩的动态屈服强度都有明显的增加,砂岩的动弹性模量保持恒定、而泥岩动弹性模量则逐渐增加;两种岩石的动态单轴抗压强度都随着应变率的增加呈现指数型增长,表现出强应变率效应;两种岩石的耗散能都与应变率呈正线性关系,破碎尺寸则与应变率呈负线性关系。     

反复荷载作用下的预应力混凝土梁变形

为了分析反复荷载对预应力混凝土梁变形性能的影响,对6片预应力混凝土模型梁进行了低频反复加载试验,在模拟实桥活载效应的荷载作用下,研究了不同预应力度的预应力混凝土梁变形性能和钢束有效预应力变化特征。结果表明,在反复荷载作用下,预应力混凝土模型梁残余挠度和荷载挠度（弹性挠度）较常量荷载下的对应值均有所增大,其中荷载挠度增大系数为1.05~1.10;反复荷载作用对预应力筋长期损失有较明显的影响,且预应力梁的残余挠度与预应力钢筋的残余变形有着密切关系。     

车轮荷载下路基和基底竖向应力计算

为了验证特殊交通荷载(如超载)下特殊填料(如软岩、风化岩和人工材料)的承载力,在标准轮载(25 kN和0.7 MPa)前提下,考虑非标准轮载和路基填土重度的变化,分别计算了集中轮载和均布轮载作用下路基和基底内竖向附加应力和总应力:计算均布轮载下路基内应力时,考虑了路面材料和路基材料抗压模量差异引起的应力扩散角的存在;计算基底内应力时,将路基作为条形基础,对路基中心下基底内不同深度处的应力进行了计算。计算结果表明:标准均布轮载下产生的路基内附加应力较标准集中轮载要大,在路基深度大于3 m时两者趋于相等;轮载变化对路基内竖向附加应力的影响较大,其影响深度约为3 m;在路基填高大于5 m时,标准集中轮载与标准均布轮载作用下基底总应力趋于同一值;在路基填高大于1 m后,基底内某一深度处总应力与路基填高近似呈线性增长关系。     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁抗裂性能

为了降低工程造价与施工难度,改变整体式钢纤维再生混凝土中钢纤维的掺入方式,同时选用最优钢纤维混杂比例,采用撒布式混杂钢纤维结构形式,分析了钢纤维掺量和纵筋配筋率对再生混凝土梁抗裂性能的作用规律。结果表明：撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁的加载经历与基准组再生混凝土梁基本类似,都出现了弹性、开裂、屈服、破坏4个特征。随着混杂钢纤维掺量的增加,开裂荷载提高了33.3%～66.7%,裂缝数量增加了2～3条,裂缝宽度、平均裂缝间距与纵筋应变均有不同程度的减小,梁的抗裂能力逐渐增强。随着配筋率的增长,开裂荷载略有增大,极限荷载提高显著,梁破坏时的裂缝逐渐变宽,裂缝数量与纵筋应变减少,平均裂缝间距先小幅减少后增加。     

胶结材料加载破坏的能量积聚与释放响应研究

为研究胶结材料在0.001 kN/s的速度缓慢加载达到峰值强度后出现的第二跌落特征,并伴随发生在第二跌落区出现的噪音分贝值的突增现象产生的原因,应用能量积聚与释放的总能量平衡理论,对胶结充填体轴向加载试验获取全应力应变曲线,并通过电子噪音测试设备测试加载过程中的噪音分贝值的大小,引入可表征试件全应力应变曲线的即时弹性模量与割线弹性模量比值,作为柔化正态张量和可表征试件不同等应变变化的应变能与总应变能比值作为应变能张量,通过柔化正态张量和应变能张量的变化大小,表征试件在能量积聚阶段和释放响应阶段的变化特点,特别是在第二跌落阶段的能量变化特点。同时通过噪音分贝测量方法试验,建立噪音分贝与试件能量释放大小之间的对应关系。研究结果表明,只要加载速度较小,达到0.001 kN/s左右时,胶结充填体才会出现明显的第二跌落区。通过电子噪音分贝测试第二跌落区破坏出现的噪音分贝突增15dB,相较常规加载多增加了10 dB以上。同时将这种缓慢加载方式应用在矿岩加载试验中,其加载破坏时的噪音分贝值突增更加明显,增加值达到20～35 dB。表明试件在近似等压受载环境下,更易积聚能量,并在破坏时以突然释放的形式释放,说明能量释放的强度是以前期积聚能量为前提的,这将有助于指导金属矿山采场高应力区评价,维护采场安全。     

冻融循环作用下泥岩的力学特性及损伤机理研究

为研究冻融循环作用下岩石的损伤特性及发展规律,以泥岩为例,对泥岩在不同次数冻融循环条件下进行了单轴压缩和超声波检测试验,并分析在不同冻融循环条件下泥岩的力学特性.结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样的原生裂隙受到反复冻胀荷载的作用引起损伤,试样脆性减小、延性增大,单轴抗压强度、弹性模量以及纵波波速均减小;对各力学参数...     

裂纹长度对裂隙岩体力学特性及破坏模式的影响

采用伺服控制岩石力学试验机对水泥砂浆材料制备的类岩石试件进行单轴加载,利用颗粒流离散元软件对岩体进行单轴加载数值模拟试验,研究不同预制裂纹长度下裂隙试件的力学特征及破坏规律.结果表明:随着裂纹长度的增加,裂隙试件的峰值强度、峰值应变和弹性模量均减小,裂隙模型脆性减弱,延性增强,且随着裂纹长度的增加,弹性模量的降幅逐渐增大,敏感度增强;引入强度劣化系数来定量分析裂隙试件的劣化特征,当裂纹长度从10 mm增加到15 mm时,劣化系数增长迅速,试件强度下跌明显,强度敏感度最大;裂纹长度影响裂隙试件的最终破坏模式,在0°原生裂纹下,随着裂纹长度的增加,裂隙试件的破坏模式由剪切破坏为主变为剪切、张拉复合破坏再转化为出现宏观裂纹的张拉破坏.     

Study on the Propagation of Interface Crack of Young Concrete Lining and Rock Under Blasting Load

In the construction of water conservancy and hydropower project, young concrete lining structure is often affected by blasting load. Young concrete has a lot of micro-fractures with random distribution, which are easier to propagate and connect under blasting load. This paper focuses on the calculation on dynamic stress intensity factors of bond interface crack of concrete-rock according to concrete age. Result shows that different incidence angles of stress wave lead to different crack propagation mechanisms. Under the normal incidence of impact load, the bonding interface crack propagation of the concrete lining is mainly caused by reflection tensile stress, which forms from the free surface. With horizontal incidence of stress wave, the bond interface crack propagation of concrete lining is affected by concrete age. With the increase of concrete age, the elasticity modulus margin between concrete and rock decreases gradually, and the crack propagation form changes from shear failure to tensile damage.