混凝土静态轴拉声发射试验相关参数研究

对声发射采集系统的硬件参数设置、滤噪参数设置以及声发射信号特征参数及其相关性进行了系统的试验研究。共进行了11组断铅人工激发源试验和13个混凝土试件的单轴静态拉伸试验,采用全数字化的参数-波形式声发射采集系统和三种不同型号的传感器同步采集并存储了试验过程中的声发射特征参数和波形,应用参数和波形分析相结合的方法以及波形事后提取分析等技术手段对数据进行分析。结果表明:前置放大器增益、阈值、波形采样率和采样长度、带通滤波器等有一合理参数取值;幅度、振铃、持续时间、声发射信号能量、绝对能量、信号强度这6个参数能够较好地体现混凝土轴拉损伤过程的阶段性特征;声发射幅度、振铃数、持续时间、上升时间和信号强度5个参数之间存在显著的相关性。研究成果可为采用声发射技术研究混凝土的损伤破坏过程提供参考依据。

混凝土轴心受拉声发射Kaiser效应试验研究

通过对48个试件进行轴拉声发射试验,研究混凝土试件在往复循环拉伸加载条件下Kaiser效应的有效性及其应力范围,探讨混凝土材料中Kaiser效应与Felicity效应的关系,并就Kaiser效应的影响因素进行系统全面的分析。结果表明:混凝土在轴心受拉试验中存在明显的Kaiser效应,其存在的机理是混凝土材料损伤不可逆的结果。Kaiser效应存在的应力上限值约为极限抗拉强度的80%。Felicity比随着相对应力水平的提高而单调下降,当达到较高的应力水平后,Felicity比迅速下降,Kaiser效应衰退,出现Felicity效应。加载速率对混凝土轴拉声发射Kaiser效应基本没有影响;而加载制度、应力水平、卸载后放置的时间以及干湿条件等对混凝土轴拉声发射Kaiser效应产生较大的影响。研究结果为应用声发射技术探讨混凝土拉伸破坏机理奠定基础,同时也为Kaiser效应的工程实际应用提供参考。

混凝土及其组成材料轴拉损伤过程声发射特性试验研究

在MTS材料试验机上进行相同尺寸的混凝土、骨料(花岗岩)、砂浆和骨料-砂浆界面4种试件的轴拉试验,采用宽频式传感器同步采集从加载到最终破坏全过程的声发射(AE)信号特征参数和波形,比较由声发射撞击累计数曲线所代表的损伤发展过程,分析声发射振幅和上升时间参数以及波形频谱所表征的不同材料声发射特征,对声发射波形的FFT频谱能量在不同频段上的分布进行统计分析,并根据声发射波形频谱图的特征形状对其进行分类,结果表明:混凝土及其三种组成材料试件在轴拉损伤破坏过程中,界面和砂浆试件损伤出现得最早;骨料试件中的短上升时间(<30μs)的撞击所占的比例最高,达到了约84%;声发射信号能量按照大小顺序主要分布在100～150kHz、200～250kHz、250～300kHz和150～200kHz4个频段;界面试件与其他试件的不同之处在于,200～250kHz频段所集中的能量略高于250～300kHz频段;骨料试件第一主频在250～300kHz频段的撞击数量占总数的比例为35.7%,而砂浆和界面分别为25.2%和13.9%;界面试件第一主频在200～250kHz的撞击比例为16.1%,而骨料和砂浆试件分别为6.5%和4.8%。研究结论有助于进一步识别混凝土损伤断裂过程的物理机理。

基于微观结构特征的混凝土动态抗拉强度提高机理及其统一模型

通过总结和分析混凝土材料静动态强度及其微观结构特征的主要研究成果,从微观角度研究了混凝土动态抗拉强度提高机理。研究表明,基于微观结构特征研究混凝土动态抗拉强度提高机理是可行的,并建立了能够解释水灰比、养护条件、龄期、含水量以及不同加载速率等因素影响混凝土动态抗拉强度微观结构机理的统一模型。模型使混凝土动态抗拉强度形成得到了统一,即由固体材料效应、自由水效应以及惯性效应三部分组成,各部分在不同应变率阶段影响程度不同。

混凝土动态弯拉试验技术与数据处理方法

对混凝土动态弯拉试验技术与数据处理方法进行了研究。参照水工混凝土试验规程(DL/T 5150-2001)中的静载弯拉试验。采用简支梁三分点加荷法,自行设计出适应往复拉压加载的系列装置(湿筛、三级配和四级配混凝土试件),能够实现多种类型荷载(如冲击、三角波、正弦波以及任意波形)的施加。通过反复试验得出了合理的试件安装、荷载施加、数据采集和处理方法,形成了规范的动态弯拉试验操作步骤。研究成果为后续的混凝土动态弯拉系列试验研究打下了基础。最后给出了试验实例。

水泥砂浆动态轴向拉伸本构关系试验研究

针对混凝土的重要组成材料水泥砂浆,在MTS试验机上对其进行不同应变速率、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:①砂浆的抗拉强度随应变率变化敏感性较强,在10-6～10-2 s-1应变率范围内,强度可提高2倍以上;②弹性模量随应变率增加成比例增长,但幅度不大;③峰值应变随应变率的提高有所提高,但离散性较大。极限应变值没有明显率敏感性;④由应变片值获得的名义轴拉应力应变曲线可简化为三段折线,上升段可近似看为直线段,下降段可看成两段折线,卸载至约25%强度时,出现拐点,应变约为200με;⑤65%以下预静载没有对砂浆的动载强度产生不利,反而有所增强;⑥在加载上升段进行地震作用频率范围的往复加载,对水泥砂浆造成的损伤累计较小。

大体积混凝土温度应力松弛系数的优化确定

分析了影响混凝土徐变的诸因素,提出估算大体积混凝土徐变度的数学模型;根据国内徐变试验资料,用优化方法确定了公式参数.在此基础上按弹性徐变理论推求出混凝土的应力松弛系数,编制成便于实用的计算表格.算例表明,本文提出的估算方法,在总体上均优于其他公式,可满足工程设计的实用要求.

混凝土徐变度及应力松弛系数的估算方法综述与建议

本文在收集国内外有关资料的基础上,对混凝土徐变度及应力松弛系数的估算方法进行了综合评述,提出了估算我国水工大体积混凝土徐变度及应力松弛系数的数学模型,并根据国内所进行的大量徐变试验资料进行统计分析,用优化方法确定了公式中的各参数。

新拌混凝土骨料分布均匀性表征方法及其应用

定义了表征骨料分布均匀性的指标——均匀度,借助离散元方法和EDEM软件建立了基于像素的均匀度数字化算法,并基于多个算例验证了该指标的正确性和合理性。研究结果表明:均匀度指标具有明确的物理意义,其取值范围为0~1,且骨料分布均匀性随该指标的增加而增加;基于均匀度的数字化算法与已有方法相比,计算结果规律性高度吻合,但前者更符合常规思维方式,且能够定量和准确反映搅拌过程中骨料分布均匀性的变化;由于基于均匀度的数字化算法考虑了搅拌成型过程中骨料间的相互作用,均匀度亦可表征轻骨料上浮导致的骨料分布均匀性下降等现象。最后对新拌混凝土成型过程中的若干问题进行分析论证并提出了具有工程参考价值的建议。

混凝土结构温度裂缝的特点及其配筋控制

混凝土结构温度作用产生的裂缝与荷载作用产生的裂缝有显著的不同：①与材料的韧性有关；②具有时间性；③裂缝处钢筋的应力较小；④分浅层、深层和贯穿性三种裂缝；⑤温度作用时应力和应变不再符合简单的胡克定律。掌握其特点对采取合理的温度裂缝控制措施有其重要意义。对于允许开裂但需限制裂缝开展宽度的混凝土结构，较为准确地计算混凝土裂缝开展宽度是温度裂缝控制的必要条件。温度配筋的目的就是增加裂缝条数，减小裂缝开展宽度。

钢筋混凝土框架结构温度作用试验及非线性分析

进行了小尺寸混凝土试件温度试验，拟定了钢筋混凝土框架结构温度作用试验方案．通过对此框架在温度作用及温度、机械荷载共同作用下的试验研究，观测了温度裂缝发生和发展的过程．试验结果与钢筋混凝土非线性有限元分析结果基本吻合．

大体积混凝土热力学指标的综述与建议

大体积混凝土热力学指标是混凝土结构温度设计中必需的基本资料。而混凝土热力学指标试验比较费时和费钱。因此,如何合理地估算大体积混凝土的热力学指标是一个很有实际意义的问题。本文根据国内外的试验成果,综合评述了用于估算混凝土热力学指标的各种经验公式,并提出了估算大体积混凝土热力学指标的方法,可供设计人员参考。同时,也为修订我国水工混凝土结构设计规范提供依据。

混凝土动态特性及其机理研究

地震作用下混凝土动力反应和破坏过程极其复杂,结构的抗震设计是否安全、合理,不仅取决于抗震动力分析,而且取决于设计采用的地震动参数和混凝土材料动态力学参数,故而混凝土动态特性研究对公路、桥梁、大坝等结构的设计有着重要的意义.文章回顾了混凝土动态特性这一课题的研究历史,按时间顺序介绍了国内外的研究进展,以及混凝土动态强度特性、变形特性的有关试验研究成果,讨论了分离式霍普金森压杆(SHPB)、电液伺服系统、落锤、轻气炮、板冲击系统和声发射等材料动力试验设备的原理及其适用范围,并根据试验结果的分析和比较,对混凝土动态特性的率敏感性的机理进行了探讨,最后指出混凝土动态特性这个研究热点,在试验研究、理论分析及数值模拟等方面需要解决的问题,为进一步的研究提供参考.

大峡水电站尾水管封闭块对裂缝开展影响的研究

采用钢筋混凝土非线性有限元方法，模拟大峡水电站尾水管施工过程，考虑温度应力和自重的作用，对尾水管肘管段设置封闭块和不设置封闭块两种工况进行计算，通过对裂缝成因的分析和两种工况裂缝分布及裂缝宽度的对比，指出设置封闭块作用不大，而不设封闭块裂缝宽度也能满足要求，因此取消封闭块是可行的。

水工混凝土结构CAD系统设计

基于新修订水工结构设计规范的水工混凝土结构ＣＡＤ系统，以中文Ｗｉｎｄｏｗｓ为操作平台，采用先进高效的ＶＢ语言和面向对象的程序设计方法，具有良好的人机交互界面．本文详细介绍水工混凝土结构ＣＡＤ系统的总体设计原则以及文件系统、结构分析、素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土。

混凝土裂缝开展宽度计算的有限单元法

本文采用“最大拉应力单元开裂”准则，改进了非线性分析的迭代流程，使其最大可能地模拟实际结构的开裂情况，进而可以基于分布裂缝模式计算裂缝发生位置、裂缝间距、裂缝开展深度和宽度。算例表明，该法所计算的裂缝分布规律是正确的，计算裂缝宽度与试验实测值及规范公式计算值基本吻合。

混凝土结构温度应力计算必须考虑的因素

非线性有限单元法是计算混凝土结构温度应力最为有效的方法,但其计算结果的合理性取决于计算程序能否全面合理地反映影响混凝土结构温度应力的诸因素。本文对影响混凝土结构温度应力的主要因素,即徐变与应力松弛、弹性模量、内外约束、裂缝、干缩变形进行了讨论。

三峡升船机塔柱筒体结构温度配筋研究

讨论了现有温度配筋方法的不足,采用钢筋混凝土非线性有限元方法,根据使用阶段最大允许裂缝宽度来合理配置的温度钢筋;并运用这一概念对三峡升船机塔柱筒体结构的温度配筋进行研究,分析了配筋量与裂缝开展、裂缝宽度之间的关系,确定了合理的温度钢筋用量,和现有的方法进行了对比.

空间框架结构非线性分析的简化数值方法

钢筋混凝土框架结构正常使用期间是带裂缝工作的,合理的分析方法应考虑因开裂引起的非线性。在杆系结构有限元基础上,根据构件截面广义应力-应变关系,提出了空间框架结构非线性分析的简化数值方法——网格-等效截面法。该方法能考虑材料非线性,混凝土开裂导致构件有效刚度降低,混凝土徐变和加载历程等影响因素。给出了相应的实施步骤,并采用通用有限元软件ANSYS部分功能,自编主体计算程序的混合编程方法编制了程序。通过考题,程序编制方法正确,计算精度满足工程要求。最后,采用程序对荷载和温度作用下某超长框架结构进行了计算。

前处理技术及其在钢筋混凝土有限元分析中的应用

本文综合评述了有限元分析前处理技术中的几个主要问题:网格自动生成算法、网格自适应问题、节点编号及带宽优化等,并简要介绍了指示矩阵算法在钢筋混凝土有限元分析数据前处理和子结构分析数据自动传递技术中的应用。