再生粗骨料取代率及粒径对混凝土抗压性能影响试验研究

为研究单轴受压情况下再生粗骨料粒径范围、取代率对再生混凝土抗压性能的影响规律,分别以粒径范围5~10、10~20和20~31.5 mm,以及取代率分别为0%、10%、30%和50%为参量设计制作再生混凝土棱柱体试件,并对其开展单轴抗压性能试验研究。结果表明:在取代率相同时,粒径范围为5~10 mm时再生混凝土的抗压强度及峰值应变均比粒径范围为10~20、20~31.5 mm时的大;在粒径范围相同情况下,随取代率增大,再生混凝土抗压强度呈现出逐渐减小的变化趋势,而峰值应变则呈现出逐渐增大的变化趋势。根据试验数据,得出了再生混凝土抗压强度和峰值应变的函数关系式。

采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土柱的设计方法研究

为研究采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压性能,首先建立并验证其有限元模型,然后利用该模型创建典型算例数据库。基于算例数据库分析径厚比、名义屈服强度、混凝土强度等参数对其轴压性能的影响规律,并基于该有限元算例数据库验证现有圆钢管混凝土短柱设计方法的有效性。最后建议了采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力、轴压刚度和峰值应变的简化模型。简化计算结果和有限元计算结果吻合良好。

粉砂质泥岩常规力学、蠕变以及应力松弛特性的对比研究

在相同围压下,对饱和粉砂质泥岩分别进行常规三轴压缩试验、三轴压缩蠕变试验以及三轴压缩应力松弛试验。基于试验结果,比较3种力学试验得出的岩石试样轴向强度大小以及轴向峰值应变大小,并从岩石破裂机制方面解释岩石强度以及变形差异产生的原因。采用Burgers模型描述粉砂质泥岩的蠕变与应力松弛特性,依据模型参数辨识结果,比较常规力学试验得出的剪切模量G与Burgers蠕变模型和应力松弛模型得出的瞬时剪切模量G1大小关系,并比较Burgers蠕变模型与应力松弛模型对应参数值之间的大小关系。研究结果表明:(1)粉砂质泥岩试样的瞬时强度最大,蠕变长期强度其次,松弛长期强度最小。(2)常规力学试验中试样的轴向峰值应变最大,应力松弛试验中试样的轴向峰值应变其次,蠕变试验中试样的轴向峰值应变最小。(3)常规力学参数G值与Burgers蠕变模型和应力松弛模型参数G1值相差较大,分别是蠕变模型和应力松弛模型参数G1值的64.5,86.8倍。(4)对于G1,G2,1,2这4个参数,蠕变模型辨识得出的参数值均较应力松弛模型辨识得出的参数值大。2种模型的G1参数值大小接近,而其他3种参数G2,1和2,采用2种模型辨识得出的参数值差别较大,相差1～2个数量级,其中G2参数值相差最小,1参数值相差最大。与剪切模量G1,G2参数值相比,2种模型的黏滞系数η1,η2参数值相差较大,表明1,2对岩石蠕变与应力松弛特性的影响较大。(5)粉砂质泥岩蠕变与应力松弛模型对应参数的比较结果,证明所得出的岩石蠕变与应力松弛模型参数的正确性,与线黏弹性材料不同,岩石的蠕变特性与应力松弛特性是不等同的,不能简单地由岩石的蠕变特性推导得出其应力松弛特性。

废弃纤维再生混凝土的本构关系

为了研究废弃纤维体积掺量和长度、再生骨料掺入量及水灰比对废弃纤维再生混凝土力学性能的影响,采用棱柱体试件与刚性元件组合的方法,测定了废弃纤维再生混凝土的应力-应变全曲线。试验表明:废弃纤维可以明显提高再生混凝土的轴心抗压强度。废弃纤维再生混凝土的峰值应变随着水灰比、废弃纤维长度、废弃纤维体积掺量和再生骨料掺量的增加而增大;峰值应力随着水灰比和再生骨料掺入量的增加而减小。当废弃纤维长度为19 mm、体积掺量为0.16%时,轴心抗压强度相对于普通再生混凝土的提高幅度最大。废弃纤维再生混凝土的应力-应变曲线分为上升段和下降段,通过拟合相关参数,提出了应力-应变全曲线方程用分段有理分式表达,拟合结果与试验数据较吻合。

宜兴抽水蓄能电站地下厂房锚杆承载力现场试验研究与计算方法

简要介绍了一次大型洞室锚杆支护设计现场拉拔试验的研究成果,内容包括所采用的拉拔试验方法和主要试验结果。给出了锚杆体轴应变测试方法及其测试结果、岩体层面夹角对锚杆受力状态的影响、岩体表面及杆端位移特征、锚杆注浆体与孔壁之间的粘结力等试验结果,并根据试验结果提出了锚杆承载力峰值剪应力计算方法。与传统方法相比,所提出的方法建立在现场试验测试结果基础上,计算中考虑了锚杆体上剪应力不均匀分布的特点,锚杆长度按张拉段与锚固段之和计算,锚杆承载能力按杆体上的峰值剪应力计算,计算结果可较好地反映锚杆的实际受力状态。

碳-芳混杂纤维布加固木柱轴心抗压性能试验研究

通过碳-芳混杂纤维布加固圆木柱(杉木和松木)的轴心抗压性能试验,研究了不同层数的碳-芳混杂纤维布加固圆木柱的破坏形式、轴心抗压强度、峰值压应变和荷载-应变曲线.结果表明:用碳-芳混杂纤维布加固后,圆木柱的轴心抗压强度和峰值压应变有了明显的提高,轴心抗压强度提高幅度约为6.6%～16.8%(松木)和5.0%～16.9%(杉木),峰值压应变提高幅度约为8.9%～60.2%(松木)和11.5%～56.8%(杉木).基于试验数据拟合,提出了碳-芳混杂纤维布加固圆木柱轴心抗压承载力的计算公式.

地下管道爆破振动安全允许峰值振速试验研究

为探究地下管道的安全允许峰值振速,通过现场试验对管道地表的爆破振动峰值振速、主振频率、及管道表面轴向微应变进行监测记录。分别对不同主频范围的峰值振速和管道轴向应变进行拟合分析,发现主频≤35 Hz和主频>35 Hz的拟合结果不同,且应变随峰值振速的增加呈指数增长。以管道的最大容许轴向应变峰值为管道的破坏判据,得到其安全允许峰值振速分别为14.44 cm/s(主频≤35 Hz)、17.21 cm/s(主频>35 Hz)。由此可见,应根据不同主振频率确定地下管道的爆破振动安全允许峰值振速,通过现场监测、管道情况制定和优化爆破施工方案。

超高性能混凝土单轴受压本构关系

为研究超高性能混凝土的单轴受压本构关系,分析比较了不同文献提出的超高性能混凝土单轴受压本构方程的异同,建议了统一的超高性能混凝土单轴受压本构方程形式.基于超高性能混凝土单轴受压试验数据,拟合得到计算峰值压应变和弹性模量的经验公式,并提出了超高性能混凝土单轴受压应力-应变曲线上升段参数的计算公式.结果表明:采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中提供的本构方程形式计算超高性能混凝土的单轴受压应力-应变关系是可行的;轴心抗压强度在80~150 MPa范围内,当轴心抗压强度相同时,圆柱体试件对应的峰值压应变较棱柱体高5.0×10^(-4)~7.5×10^(-4),且轴心抗压强度越高两者差异越大;所提的峰值压应变、弹性模量计算公式和应力-应变曲线上升段参数计算公式具有较高的准确性和可靠性,可用于超高性能混凝土结构的工程设计.

BFRP约束混凝土短柱轴压性能的截面尺寸效应研究

为了研究BFRP约束不同截面高宽比混凝土短柱轴压性能,进行了五种不同截面高宽比BFRP约束混凝土短柱的轴心抗压试验。按照截面高宽比、包裹层数,试件分15组,每组3个相同试件。结合试验结果,通过理论分析和数值模拟研究试件的轴心抗压强度、峰值应变及应力-应变关系。研究结果表明,各组试件的裂缝开展和破坏形态基本一致;截面高宽比不同试件的轴心抗压强度存在明显的截面尺寸效应;峰值应变随试件截面高宽比的变化比较离散,没有明显的规律;建立的强度模型与试验结果吻合较好;采用ANSYS分析软件能较好地模拟BFRP约束混凝土短柱的轴压性能。

混杂纤维RPC轴压应力-应变曲线试验研究

为了研究玄武岩-聚丙烯混杂纤维活性粉末混凝土的应力-应变关系,对制作的9组RPC试件进行了受压应力-应变全曲线试验。分析了不同纤维掺量下应力-应变曲线特征及轴心抗压强度和峰值应变随纤维掺量的变化规律。结果表明:总体上看当玄武岩纤维一定时,随着聚丙烯纤维掺量的增加RPC轴心抗压强度与峰值应变均先增加后减小。当玄武岩纤维掺量为0.15%,聚丙烯纤维掺量为0.033%时抗压强度达到最大值,此时达到最佳纤维掺量。依据试验结果得出混杂纤维RPC峰值应变与轴心抗压强度近似呈线性关系;同时根据试验曲线推导拟合得出了混杂纤维RPC轴心受压应力-应变曲线方程,拟合曲线与试验曲线能较好吻合,验证了拟合公式的合理性,可为工程应用提供参考。

岩样单轴压缩峰后泊松比理论研究

研究了单轴压缩岩样应变软化阶段侧向应变与轴向应变的比值(峰后泊松比)的变化规律。岩样的塑性变形假设根源于塑性应变局部化。岩样的轴向及侧向变形被分别分为两部分:弹性变形(由虎克定律描述)及由局部化引起的塑性变形(由梯度塑性理论及几何关系确定)。应变软化阶段的轴向应变-侧向应变曲线、轴向应力-轴向应变曲线及轴向应力-侧向应变曲线都得到了实验验证。在峰值强度时,峰后泊松比等于峰前泊松比。当压缩应力降至零时,峰后泊松比达到临界值。该临界值可能比峰前泊松比大,也可能比它小。峰后泊松比还和试件尺寸有关,这与峰前泊松不同。峰后泊松比与轴向压应力之间的关系可能是一条直线,也可能是上凸的,或上凹的。这取决于岩石的本构参数(弹性模量、剪切及软化模量、剪切带宽度及峰前泊松比)、试件的结构尺寸(试件宽度及高度)及剪切带倾角之间的关系。

再生混凝土轴心抗压强度与变形性能试验研究

摘要：为了研究再生混凝土的轴心抗压强度与变形性能，利用压碎后的立方体试块作为再生粗骨料原料，配制了4种不同粗骨料替代率的再生混凝土，替代率从0-100％变化，共计12个棱柱体试块在电液伺服试验机上加载，观察了其破坏过程和破坏形态，并获取了其荷载-位移全过程曲线，并对各种骨料替代率再生混凝土的荷载-位移全过程曲线进行分析。结果表明：再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的破坏过程和形态相似，随着再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土的峰值应力和峰值应变分别呈现出二次函数和三次函数的关系。再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力-应变全曲线有较大影响，随着再生粗骨料取代率的增加，再生混凝土的弹性模量逐渐变大，再生混凝土的延性和耗能总体上越来越好。随着再生粗骨料取代率的增加，无量纲化的应力-应变曲线上升段越来越陡，当再生粗骨料的取代率为100％时，无量纲化曲线下降段非常平缓，试件的后期变形性能非常良好。

峰后脆性对非均质岩石试样破坏及全部变形的影响

在平面应变压缩条件下,采用FLAC模拟峰后脆性对含初始随机材料缺陷的岩样的破坏过程、前兆、声发射及全部变形特征的影响。利用若干FISH函数预置初始随机缺陷,计算全部变形特征,并统计每10个时间步内的破坏单元数。密实的岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。缺陷在破坏之后经历理想塑性行为。不同脆性岩石的峰后的应力-轴向应变曲线、应力-侧向应变曲线、侧向应变-轴向应变曲线、体积应变-轴向应变曲线及由侧向应变及轴向应变计算得到的泊松比-轴向应变曲线于应力峰值之前发生分离。由于缺陷的依次破坏,在初始加载阶段之后,计算得到的泊松比随着轴向应变的增加而直线上升,这使侧向应变增加的速度超过轴向应变增加的速度。随着峰后脆性的降低,岩样失稳破坏的前兆变得明显,破坏变得不突然。脆性越强的材料,体积膨胀之后发生应变软化越早;剪切应变集中的位置越少;在硬化阶段及软化阶段,声发射持续的时间越短。

沙漠砂混凝土轴心受压应力-应变曲线试验分析

为探究单一变量下沙漠砂混凝土应力-应变全曲线,分别设计4组不同沙漠砂取代率的棱柱体混凝土试块,进行单轴受压试验,分析沙漠砂混凝土破坏现象、破坏过程以及破坏特征,并研究不同沙漠砂取代率对沙漠砂混凝土峰值应变、极限应变、弹性模量的影响。研究结果显示:沙漠砂混凝土与普通混凝土相比,其破坏特征具有一定的差异性;取代率为20%时沙漠砂混凝土其轴心受压强度达到最高,且胶凝材料对沙漠砂包裹效果较为明显;沙漠砂混凝土脆性明显高于普通混凝土;沙漠砂混凝土无量纲应力-应变曲线上升段、下升段均采用过镇海模型较为贴合,且能准确描述沙漠砂混凝土在单轴受压作用下的变形特征。

基于梯度塑性理论的岩样峰后变形特征研究

提出了单轴压缩的岩样在受到剪切破坏条件下的全部变形特征,即轴向、侧向、环向、体积应变及峰后泊松比的解析式。弹性应变采用虎克定律描述;塑性应变依赖于局部化带尺寸,由梯度塑性理论确定。在弹性及应变软化阶段,由于分别采用了线弹性及线性应变软化的本构关系,轴向应力-轴向应变曲线、轴向应力-侧向应变曲线、轴向应力-体积应变曲线及轴向应变-体积应变曲线都具有双线性特征。然而,在软化阶段,轴向应力-峰后泊松比曲线却是非线性的;峰后泊松比是变化的,可能超过0.5,这与泊松比不同。由轴向应变及侧向应变计算得到的体积应变依赖于试样的几何尺寸,因此,在软化阶段,轴向应力-体积应变曲线的斜率并非材料本构参数。以往的力学模型很难采用解析式描述全部变形特征,这充分体现了这里所采用力学模型的优越性。

煤岩组合体峰后渐进破坏特征与非线性模型

利用煤岩组合体的单轴和三轴压缩试验结果,基于轴向裂纹应变,分析了其峰后渐进破坏特征。在此基础上,通过将峰后阶段的煤岩组合体概念化为裂纹体和基体两部分,建立了考虑自然应变的裂纹体在峰后裂纹贯通阶段的本构模型,然后考虑基体的弹性变形,最终得到煤岩组合体峰后阶段的非线性应力-应变关系。实例验证表明,该模型能较好地反映煤岩组合体峰后应变软化行为和残余强度。对模型的2个参数进行分析,结果表明:轴向裂纹扩展应变极值在单轴压缩时取得最大值,围压存在时远小于最大值;等效非弹性柔度与轴向裂纹扩展应变极值存在负相关关系,与能量跌落系数大致存在线性相关关系,表明等效非弹性柔度可间接评价煤岩组合体峰后破坏的脆性程度;等效非弹性柔度比轴向裂纹扩展应变极值对煤岩组合体峰后破坏行为的影响更明显。

再生混凝土单轴受压应力-应变全曲线分析

再生混凝土应力-应变本构关系是分析再生混凝土结构承载力及变形破坏的主要依据,本文针对六种不同再生粗骨料替代率、三个龄期的棱柱体共54个试件进行轴心抗压强度试验,分析了不同再生粗骨料替代率对再生混凝土全应力-应变曲线和轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响规律。结果表明,再生混凝土全应力-应变曲线与普通混凝土相似,弹性模量均低于普通混凝土,峰值应变随着取代率增加而增大,极限应变则随着取代率的增加呈先增后减趋势。

橡胶混凝土受压性能试验研究

为了研究橡胶粉掺量对橡胶混凝土的受压性能的影响,在混凝土中分别掺入5%、10%、15%、20%的橡胶,制作100 mm×100 mm×300 mm的棱柱体试件,在长柱压力试验机上测定橡胶混凝土的应力-应变全曲线,同时对橡胶混凝土的应力-应变曲线数据回归。与普通混凝土相比,橡胶混凝土的延性得到了极大增强,耗能明显增加。结果表明:橡胶掺量的变化对峰值应变的影响要远大于轴心抗压强度对其的影响;CEB-FIP公式和过镇海公式可以较好的反映橡胶混凝土的应力、应变变化规律;当<0.8时,各掺量橡胶混凝土的泊松比随荷载比的增长速度与普通混凝土类似,相差不大,且随着掺量的增加在降低;当时,橡胶混凝土泊松比增长速度明显低于普通混凝土的,且各掺量间规律不明显。最后根据试验结果,计算得出橡胶混凝土弹性模量、泊松比,分别建立了橡胶混凝土弹性模量与橡胶粉掺量及棱柱体抗压强度之间的关系,橡胶混凝土泊松比与橡胶粉掺量及荷载比之间的关系。

HRB600钢筋混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对6根HRB600钢筋、1根HRB500钢筋混凝土短柱和2根素混凝土短柱进行轴心受压试验,分析不同配筋率、混凝土强度、钢筋强度、长细比对钢筋混凝土柱轴压性能的影响,提出HRB600钢筋的抗压强度设计值,分析GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中关于轴心受压承载力计算公式的适用性。研究结果表明:随着纵筋配筋率、钢筋强度和混凝土强度的提高,轴压短柱的峰值荷载增大;轴压短柱峰值应变随混凝土强度提高而减小,随钢筋强度提高而略有增大,纵筋配筋率和长细比对峰值应变影响较小;HRB600钢筋抗压强度设计值取为500 MPa,HRB600钢筋混凝土短柱与普通钢筋混凝土短柱的受力性能相似,轴心受压承载力可以按照GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中规定的受压承载力公式进行计算,具有足够的安全储备。

橡胶集料改性混凝土高温后单轴受压试验研究

对橡胶集料改性混凝土高温后的力学性能进行了试验研究,配置0%、10%和20%三种橡胶掺量,分别进行了常温、300℃、500℃和700℃高温后的单轴受压试验。结果表明:在经历不同高温作用后,橡胶集料混凝土自身结构变得疏松,其峰值应力与受热温度成负相关关系,峰值应变与受热温度呈正相关关系,峰值应力随橡胶的掺入量呈负相关关系。高温后橡胶混凝土的应力-应变曲线更趋于平缓,但轴心抗压强度损失比普通混凝土要严重。