基于三点弯曲梁试验的混凝土软化特性

在12组三点弯曲梁稳定断裂试验的基础上,采用逆分析法获得混凝土四线性软化曲线,系统地研究了骨料粒径、试件尺寸,混凝土强度等对混凝土软化特性的影响规律.

基于复合梁的环氧沥青混凝土的断裂准则研究

基于钢桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入裂缝尖端位移CTOD参数分析环氧沥青混凝土复合梁三点弯曲梁试验,研究了温度对钢桥面铺装断裂特性的影响。试验结果表明,环氧沥青混凝土铺装断裂韧度CTODc与温度成正比,同一温度下平行试验得到的CTODc离散性较小。因此,CTOD参数有可能成为钢桥面铺装失稳断裂的参数,可用于评价钢桥面铺装的抗裂性能。

钢桥面环氧沥青混凝土铺装层Ⅰ型裂缝的断裂判据

基于桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入应力强度因子K和J积分对环氧沥青混凝土三点弯曲梁试验进行分析,研究了温度和初始缝高比对其断裂特性的影响。根据不同断裂特性,计算得到了环氧沥青混凝土断裂韧性KIC和J积分临界值JIC;并研究了初始缝高比对断裂参数的影响,建立了环氧沥青混凝土K-J双参数联合断裂判据。结果表明：环氧沥青混凝土在-15℃～5℃时发生脆性断裂;在5℃～25℃时发生弹塑性断裂;所建立的断裂判据可为桥面铺装的抗裂设计提供依据,并为铺装结构的裂缝修补时机研究提供参考。

粗骨料粒径和水胶比对大坝混凝土断裂参数的影响

采用三峡大坝混凝土的施工配合比,制作了5组20个尺寸相同的混凝土试件,进行三点弯曲梁断裂试验,研究粗骨料粒径和水胶比对混凝土断裂参数的影响.实验结果表明:随粗骨料粒径的增大,混凝土失稳韧度增大,混凝土抵抗失稳破坏的能力增强,起裂韧度、断裂能和特征长度均呈现出先增大后减小的趋势.水胶比的增大,混凝土起裂韧度、失稳韧度和断裂能均减小,混凝土抵抗开裂、失稳破坏及裂缝扩展的能力均降低,特征长度增大,即增大水胶比能使混凝土延性得到改善.

基于ABAQUS标准扩展有限元法的不良裂缝构型影响分析

在实际应用中,扩展有限元法分析裂纹问题存在总体刚度矩阵高度病态、矩阵奇异等问题,数值模拟没有实现分析结果与网格划分无关的理想要求.基于ABAQUS平台选取三点弯曲梁试验,引入离散弗雷歇距离对具有时程性的裂缝发展路径进行差异评价;分析标准扩展有限元法应用中与网格划分相关的不良裂缝构型对模拟结果的影响.结果表明:数值模拟时初始裂缝端点必须在单元边界处,避免削弱构件;不良裂缝构型会导致裂缝发展路径模拟失真,且随不良系数的减小失真情况加重;不良系数u要控制在0.25~1内;通过引入黏性阻尼可以提高数值模拟的收敛性和路径的准确性.

环氧沥青混凝土钢桥面铺装疲劳寿命研究

基于钢桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入裂纹尖端位移CTOD参数研究了钢桥面铺装环氧沥青混凝土裂纹扩展阶段的疲劳演化规律。考虑材料的不均匀性,试验采用切口三点弯曲梁试验方法,在MTS试验系统上进行了3组钢桥面铺装复合梁的疲劳试验,定义了三点弯曲梁方法中环氧沥青混凝土的裂纹起裂点和疲劳破坏点。研究结果表明:环氧沥青混合料的疲劳寿命与断裂韧度有很好的相关性。通过拟合试验结果而建立的以CTOD为参数的预测模型可以方便地预测钢桥面铺装环氧沥青混凝土裂纹扩展阶段的疲劳寿命。

基于离散元法的沥青混合料复合断裂行为研究

为了从细观角度深入分析沥青混合料复合断裂机理,基于沥青混合料细观结构特征,将材料分为粗集料、沥青砂浆和空隙3个组分,确定宏、细观接触模型参数的转换关系,构建具有细观特征的离散元模型;通过室内试验的结果验证了虚拟模型参数设置的合理性;基于数值模型进行不同预裂缝位置的三点弯曲梁试验,并对试件的裂缝扩展、应力水平和颗粒位移进行分析.结果表明:控制裂缝路径的主要因素是断裂模式,其次是集料与裂缝的相对位置,主裂缝扩展角较好地符合最大周向应力准则;随着Ⅱ型开裂比例的增加,沥青混合料断裂过程区的宽度变小,裂缝尖端主应力水平降低,软化特征逐渐减弱;裂缝两侧的位移随着预裂缝的偏移逐渐增大,试件趋于脆性破坏.

剑麻纤维对再生骨料混凝土断裂性能的影响

为改善再生骨料混凝土(RAC)的断裂性能,在RAC中掺入剑麻纤维,并基于三点弯曲梁试验,研究了再生粗骨料(RCA)和剑麻纤维对RAC断裂性能的影响.结果表明:与普通混凝土相比,100%RCA取代率且未掺剑麻纤维时,混凝土的起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别降低20.36%、17.36%和20.66%;当剑麻纤维长度为10 mm、体积分数为0.2%时,其对RAC的起裂韧度改善效果最佳,且较未掺剑麻纤维RAC的起裂韧度提高37.81%;就失稳韧度和断裂能而言,剑麻纤维的最佳体积分数为0.3%;剑麻纤维的掺入可有效提升RAC的断裂性能.

水泥路面板与基层接触粘结性能研究

水泥路面在荷载与环境因素作用下,板与基层的粘结状况将会不断恶化,由连续接触变为分离。为此,文中通过三点梁弯曲试验,测得荷载-跨中挠度曲线(P-δ)和荷载-裂缝张开口位移曲线(P-CMOD),用于分析和评价板与基层粘结行为变化。根据试验结果对比分析可知,最大开裂荷载并不能够有效的评价水泥混凝土和基层的粘结行为,因此文中提出了基于P-CMOD和P-δ曲线计算断裂能评价界面粘结行为的方法,并通过试验对比分析得到了不同界面处理技术对界面粘结性能的影响。

稳定化炉渣对沥青混合料抗裂性能的影响研究

为提高炉渣资源利用率,基于钙盐的碳酸化设计了一种炉渣稳定化处理方法,并通过三点小梁弯曲试验和Overlay Test试验,对采用稳定化炉渣制备的沥青混合料的抗裂性能展开了研究。研究结果表明:经稳定化处理后,炉渣的性能得到明显提升,且稳定化处理后的炉渣在沥青混合料中的最大替换比例可达30%。

基于J积分的半柔性路面材料抗裂研究

采用三点弯曲半圆梁试验,对3种不同基体设计空隙率的半柔性材料断裂韧度值(Jc)进行测定,同时在有限元软件(ABAQUS)中模拟半柔性材料的力学特性并计算其Jc值,将试验与有限元结果进行对比分析。研究结果表明,J积分理论的断裂韧度值可有效评价半柔性材料的抗裂性能,三点弯曲半圆梁试验可评价半柔性材料的抗裂性能。