纤维增强高性能混凝土常规三轴抗压破坏准则

为了研究纤维增强高性能混凝土的三轴抗压破坏准则,对3种不同钢纤维掺量的纤维增强高性能混凝土进行了4种围压下的常规三轴试验,获得了纤维增强高性能混凝土的三轴偏应力-应变曲线。结果表明,掺入钢纤维和施加围压均能对纤维增强高性能混凝土起到增强、增韧的作用,随着钢纤维掺量和围压的增加,纤维增强高性能混凝土的轴向偏应力、应变、弹性模量均增大。但是二者的作用会相互影响:围压增大,钢纤维掺量对纤维增强高性能混凝土轴向偏应力提高的幅度降低;钢纤维掺量增大时,围压对纤维增强高性能混凝土的增强作用会降低。利用Mohr-Coulomb破坏准则、William-Warnke破坏准则和Power-Law破坏准则构建了不同钢纤维掺量的高性能混凝土三轴抗压破坏模型,研究表明,基于上述3种破坏准则均能较好地模拟高性能混凝土的三轴破坏过程,通过分析模型拟合系数R^(2)发现,William-Warnke模型模拟精度最高,而Power-Law模型能够很好地模拟出钢纤维掺量对高性能混凝土的三轴抗压强度的影响。

多轴受力状态下再生混凝土的破坏准则及应力-应变本构关系研究

以再生粗骨料取代率、侧向围压值、时间龄期、再生骨料来源和混凝土强度等级为变化参数,设计68个试件进行三轴受压试验研究,观察了三轴受压状态下再生混凝土的破坏形态,揭示了其破坏机理,获取了三轴受压时的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征点参数。研究结果表明:随着围压值的增大,再生混凝土的破坏形态由垂直劈裂转变为斜向劈裂破坏,且与斜向劈裂面相交的粗骨料被剪断;单轴受压和侧向围压值σ_w≤9MPa时,再生混凝土发生脆性破坏;围压值σ_w≥12MPa时,再生混凝土为塑性状态破坏。最后,基于试验分析和普通混凝土的强度理论,分别采用莫尔-库仑破坏准则、π平面剪应力破坏准则以及Rendulic平面上的应力破坏准则从宏观的角度对再生混凝土材料的强度准则进行深入分析,并探讨了多轴应力状态下再生混凝土的应力-应变本构方程。研究结果可供再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。

高强混凝土三轴强度规律与破坏准则

主要研究在三轴应力状态下高强混凝土的强度性能。进行了高强混凝土在三轴受压、三轴拉压和三轴受拉应力状态下共 1 0 1个试件的试验。为了对比 ,还开展了普通混凝土在相应应力状态下共 85个试件的试验。通过对不同强度等级混凝土三轴强度试验结果的分析和对比 ,总结了高强混凝土的三轴强度规律 ,建立了高强混凝土参数形式的破坏准则模型 。

高温后混凝土三轴压的强度及破坏准则研究

利用大型混凝土静、动三轴试验系统,对经历了200、300、500、600℃高温后的普通混凝土进行了三轴抗压试验,应力比设为0.1∶0.25∶1、0.1∶0.5∶1、0.1∶0.75∶1和0.1∶1∶1,测得了混凝土的强度,并根据试验结果,系统地探讨了应力比和温度对处于常规三轴和真三轴受压下混凝土强度的影响。发现随温度的增加,混凝土三个方向极限抗压强度均相应降低,但在相同温度下,混凝土的极限抗压强度比单轴时增大。建立了三轴压混凝土在高温后的破坏准则。

多轴应力下多种混凝土材料的通用破坏准则

本文研究了各种混凝土材料破坏准则的特性及相互关系,给出了多轴应力下适用于普通混凝土,钢纤维混凝土,轻骨料混凝土及钢纤维轻骨料混凝土的通用破坏准则.该破坏准则考虑了不同材料特性、钢纤维含量对空间破坏准则的影响,从而使不同混凝土材料破坏准则得到了统一.这是以前的研究工作所未曾涉及的.对于不同混凝土材料,本文给出的破坏准则与试验值吻合较好.本文建议的通用破坏准则为实现其有限元程序带来了方便.

三轴应力状态下混凝土的一种新强度准则

提出了一种新的三轴应力状态下的混凝土强度准则，它的理论基础是最小耗能原理．对不同的混凝土材料和不同的受力状态，该文给出的强度准则与实验值均吻合较好．

三轴压缩条件下沥青混合料中间主应力效应及破坏准则

针对沥青混合料强度试验方法及沥青路面设计采用的最大拉应力理论没有考虑中间主应力影响的问题,利用自主研发的三轴试验装置及方法,对AC-13C沥青混合料开展三向压缩试验,包括常规三轴强度试验及中间主应力试验,观察试件的破坏形态。建立三向压缩条件下AC-13C沥青混合料的八面体强度理论计算式。研究结果表明:随着侧向压力的增大,试件破坏形态逐渐从拉应变破坏转变为斜剪破坏;沥青混合料在三轴压缩条件下的强度明显大于单轴抗压强度;中间主应力对沥青混合料强度有显著影响:当中间主应力逐渐增大时,三轴破坏强度逐渐增大,但强度增长幅度逐渐减小;所建立的三向压缩条件下AC-13C沥青混合料的八面体强度理论计算式可为沥青路面材料及结构按三维应力状态设计提供参考;建议采用能够反映中间主应力效应的强度理论作为沥青混合料的破坏准则。

三轴拉压应力状态下沥青混合料的破坏准则

为了解拉压组合复杂应力状态下沥青混合料的强度特性,在自主研发的三轴试验设备上,通过单轴拉、单轴压、平面拉压/轴向压缩和平面拉压/轴向拉伸应力状态下共74个试件的试验,系统研究拉应力和压应力共同作用下AC-13C沥青混合料的三轴强度特性和破坏特征。基于八面体强度理论,建立多轴拉压条件下AC-13C沥青混合料的线性破坏准则。研究结果表明:试件分别表现为拉应变和拉应力破坏特征;三轴拉强度和压强度均低于单轴拉伸强度和单轴压缩强度,按现行的最大拉应力理论进行沥青路面结构设计偏于危险;线性破坏准则考虑3个主应力对路面的协同破坏作用,可较好地描述沥青路面材料的三轴强度规律,并且形式简单,便于工程应用。

基于三轴实验的软破岩石破坏准则的研究

随着开采深度的进一步增加，软破岩工程变得越来越突出。本文在分析软破岩石特点的基础上，提出了依据软破岩石三轴试验，而建立其破坏准则，为对软破岩的进一步深入研究提供了条件，同时为岩石强度的研究开辟了一条实用途径。

大骨料混凝土在动态三轴拉压压应力状态下的强度

采用大型混凝土静、动态三轴液压伺服试验系统,比较了大骨料混凝土试件和湿筛二级配混凝土试件在动态三轴拉压压应力状态下的强度特征.结果表明:2种试件的破坏均为典型的拉伸破坏,裂缝垂直于拉应力方向;动态抗拉强度随应变率的增大而增大,随压应力的增大而减小;抗拉强度增长系数与应变率比的对数呈线性关系;大骨料混凝土试件的动态抗拉强度及其对应变率的敏感性均比湿筛二级配混凝土试件的要小.在八面体应力空间中建立了破坏准则,为大体积结构的非线性分析和抗震设计提供了试验依据.

基于广义八面体理论的混凝土多轴破坏准则综述

广义八面体单元体系(含衍生单元体)是在真三轴应力状态下,根据不同材料的破坏(屈服)面特征,依次采用3组破坏面对正六面单元体进行截取所得到的,而依据这些单元体所建立的各种理论模型即构成为广义八面体理论内容.因广义八面体理论的显著特点是对称性,所以基于这一理论的混凝土多轴破坏准则将具有简洁的特点.为此可通过特定试验方法探求混凝土新的损伤变量、确定表达混凝土本征的内在变量及其联系,并采用损伤-断裂等方法建立起混凝土的多轴破坏准则,其包括强度准则、变形准则和强度-变形准则,及其在应力空间和偏平面上的屈服演化规律等,以便更好地描述混凝土在多轴应力状态下的破坏行为.

基于批量梯度下降法的混凝土破坏准则参数研究

为解决混凝土破坏准则中参数的系统误差导致混凝土破坏强度预测精度不足问题,本文利用批量梯度下降法对混凝土破坏准则参数进行重新拟合,选取的破坏准则分别为Ottosen准则、Hsieh-Ting-Chen准则、Willam-Warnke准则,得出3种破坏准则根据新参数拟合的破坏包络曲面、拉压子午线和偏平面内破坏迹线近似重合。结果表明:新参数下3种混凝土破坏准则近似描述了相同的混凝土破坏包络曲面,证明利用批量梯度下降计算破坏准则参数的有效性。通过批量梯度下降法,可根据有限的实验样本重新计算不同破坏准则参数,得出最接近真实破坏曲面的参数最优解,为破坏准则研究的参数计算提供新途径。

超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关系全曲线,揭示强度和变形性能指标变化规律,提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明:三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型,围压对裂缝形成与分布影响显著;UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分;施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能,当围压从0 MPa增至40 MPa时,峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时,峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力;围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大,钢纤维的影响次之,聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则,模型预测结果与试验结果吻合较好。

大坝原级配混凝土在双轴拉压及三轴拉压压受力状态下的试验研究

为了满足大体积混凝土结构进行非线性分析和设计的需要,通过试验比较了三级配混凝土大试件和湿筛二级配混凝土小试件在双轴拉压、三轴拉压压受力情况下的强度和变形特性。三级配混凝土试件尺寸为25cm×25cm×40cm,最大骨料粒径为80mm;湿筛试件尺寸为15cm×15cm×30cm,最大骨料粒径为40mm。试验数据表明,同一种应力状态下,混凝土大试件的强度和变形均低于小试件,大尺寸试件的应力-应变曲线的初始斜率一般大于相应的湿筛小试件的初始斜率。试验结果证实对处在复杂应力状态下的大体积混凝土结构,尺寸效应和骨料湿筛效应的影响是很显著的,在设计中必须考虑。最后分别在主应力空间和八面体应力空间建立大骨料混凝土的破坏准则,这为水工大体积混凝土按多轴强度理论进行设计提供了试验依据。

三轴压下活性粉末混凝土的力学性能研究

活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)是一种新型超高性能混凝土材料,作为新材料在铁路工程中应用的基础,对其多轴力学性能进行研究有重要意义。在6种不同的应力比下,对活性粉末混凝土立方体试件进行三轴定侧压加载试验,分析活性粉末混凝土在三轴压下的强度特征、变形性能及破坏形态。结果表明:在本研究的应力比范围内,活性粉末混凝土的破坏模式主要为斜剪破坏;三轴抗压强度约为单轴抗压强度的3~4倍,抗压强度最大值出现在第二主应力与第三主应力比值为0.25时;三轴主压向峰值应变为单轴压峰值应变的5~10倍,随着第二主应力的增大,主压向峰值应变逐渐增大;主压向的应力-应变曲线在峰值后没有下降段,而是出现了明显的"应力平台";根据实测的三轴抗压强度,建议了适用于活性粉末混凝土的八面体空间破坏准则的相关参数。

冻融环境下普通混凝土三轴受压强度与变形特性的试验研究

本文对普通混凝土经冻融后在三向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究。试件尺寸为100mm×100mm×100mm。试验过程中测得了混凝土在常态和经过25次、50次、75次三个级别的冻融循环后在三轴压作用下的应力～应变关系曲线和三轴强度,分析了主应力σ1、σ2和σ3及其应变随冻融循环次数和主应力比的变化规律,观察了试件的破坏形态,建立了相应的破坏准则。

多轴应力条件下碾压混凝土层面抗剪强度试验研究

针对碾压混凝土重力坝和拱坝等坝体真实的工作受力状况,对碾压混凝土拱坝所用的二级配混凝土材料成型的本体、层面处理和层面不处理试件,进行了单轴及多轴应力条件下的剪切试验研究。试件尺寸为150mm×150mm×150mm,试验比较了不同应力状态对本体和含层面试件的抗剪强度和变形特性的影响。结果表明:在低应力压剪和压压剪应力状态下,所有试件抗剪强度和极限变形均有所提高;在有拉应力存在的状态下,所有试件抗剪强度均有所降低;复合应力状态下三种试件强度和变形特性有一定的差异。在以上试验基础上提出了碾压混凝土在复杂应力状态下的多轴剪切强度破坏准则。

基于损伤泊松比的混凝土多轴强度准则

基于两个基本假定并提出损伤泊松比的概念,应用损伤力学理论和最小耗能原理,根据混凝土单元体的耗能率应受到强度准则的约束,建立了混凝土在多轴应力状态下强度准则的一般形式并揭示混凝土的破坏机理,指出损伤泊松比是决定混凝土破坏的关键.根据混凝土破坏包络面的特征和已有试验资料,初步确定了损伤泊松比的表达式.通过与国内外633组多轴应力下混凝土强度试验资料的比较,结果表明该强度准则计算结果与试验结果符合较好.针对二轴应力状态下,新混凝土强度准则可进一步简化,其形式更简单,且偏于安全.

多轴应力状态下混凝土强度准则在桥梁结构中应用的探讨

本文介绍了一种混凝土在多轴复杂应力状态下强度准则,即Ottosen提出的四参数强度准则模式,结合已建成的三向预应力混凝土T型刚构桥的空间应力分析结果,分析了该箱型梁桥纵向混凝土强度的变化规律,说明了混凝土强度理论对实际土建结构设计的重要性,以求为多轴应力状态下混凝土强度准则在预应力混凝土桥梁结构中的应用探索一条新途径。

三向应力状态下钢纤维混凝土动态特性试验研究

研究了三向应力状态下钢纤维含量为0和2.0%的混凝土在应变速率为10-5、10-4、5×10-4 s-1时的强度特性和变形特性;试验过程采用变形控制。试验结果表明,钢纤维混凝土与素混凝土常规三轴峰值应力随围压的提高而增长明显,同种混凝土在相同围压下,其抗压强度随着应变速率的提高而提高;钢纤维混凝土与素混凝土的常规三轴峰值应变、耗能能力均随围压和应变速率的提高而提高;低应变速率能更好地发挥钢纤维的阻裂性能,围压削弱钢纤维在混凝土中的阻裂效能;建立了钢纤维混凝土的空间破坏准则,计算强度与试验数据拟合较好。