混凝土温度-应力试验机主机结构的优化设计研究

针对混凝土温度-应力试验机的执行系统响应速度过慢、加载滞后时间过大的问题,利用ANSYS对试验机主机的关键部件进行有限元分析,分析其强度与刚度要求,结果表明试验机的变形恢复机构与传动主轴的质量有较大的盈余。为了提高试验机执行系统系统响应的快速性,减小加载滞后时间,分别对试验机变形恢复机构进行了轻量化设计、对传动主轴进行了多目标结构优化设计。对比优化前后,优化后试验机执行系统响应的快速性得到了明显提升,从而提高了试验机测量结果的准确性,改善了试验机的工作性能。

基于温度-应力试验机的水工混凝土抗裂性试验方法

目前水工混凝土采用极限拉伸值和绝热温升来评判抗裂性的方法未能客观反映混凝土实际的抗裂表现。重大水利工程对混凝土的抗裂性提出了更高的要求,迫切需要一种科学、综合的试验方法来客观评价混凝土的抗裂性。作为一种先进的设备,温度-应力试验机能够克服目前混凝土抗裂性试验方法的缺陷,可以实现以下功能:测量半绝热及模拟实际坝体温度历程下混凝土力学及变形性能的发展规律、监测不同约束状态下的应力应变发展、测量混凝土的真实开裂温度以及早期拉徐变性能。因此,该试验方法能够为重大工程的混凝土配合比设计及优化提供试验依据,客观地评价不同配合比混凝土的开裂风险。

基于温度-应力试验的混凝土抗裂性仿真分析方法

温度-应力试验能够较好地评价混凝土抗裂性,但因其耗用时间长、试验成本大而制约温度-应力试验法的发展。本试验应用温度-应力试验法得到线膨胀系数、自生体积变形、徐变等变形参数随成熟度发展的函数关系,并用B4Cast温度应力分析软件模拟实际浇筑过程中混凝土的温度发展历程,通过仿真计算,对比实际工况下不同配合比混凝土的抗裂性。结果表明:应用B4Cast仿真计算软件可以得到不同温控措施下混凝土内部的温度历程,采用与实际情况接近的温度历程进行温度应力分析,才能客观评价混凝土的抗裂性;在温度应力试验结果的基础上,通过拟合得到混凝土的热膨胀系数、收缩变形、弹性模量、抗拉强度等参数随成熟度的变化规律,再将其用于B4Cast计算出的温度历程,可以对混凝土的开裂风险进行仿真分析;应用此方法得出在同等级下低热水泥的混凝土抗裂性高于中热水泥的混凝土。

约束可调式单轴温度-应力试验机控制系统

约束可调式单轴温度-应力试验机作为一种研究混凝土早期的水化特性、应力发展、变形模量以及徐变等特性的设备。根据该试验机的主要功能及主要技术指标要求设计其控制系统,它由荷载控制子系统和温度湿度控制子系统两部分组成。荷载控制子系统完成对混凝土试件形变量和应力的测量,并控制混凝土试件。温度湿度控制子系统测量混凝土试件内部温度,并控制混凝土试件周围的温度和湿度。设计的约束可调式单轴温度-应力试验机控制系统采用LabView8.0平台开发软件。经运行验证,控制系统完全能满足试验机的主要技术指标要求,并实现其主要功能。

温度应力试验机在混凝土裂缝测试中的应用

混凝土中普遍存在可见和不可见裂缝,准确分析和评价其开裂趋势,是采取措施有效减少或避免开裂的前提。主要介绍了棱柱体式约束试验方法的研究进展,并重点分析了温度应力试验机在混凝土早期开裂测试技术上的应用。温度—应力试验机可以同时进行单轴约束试验和自由变形试验,能准确地测量混凝土的早期变形、拉伸弹性模量和徐变松弛,以及不同约束程度下的应力发展,可准确分析和评价混凝土的开裂趋势。

无机聚合物混凝土温度-应力试验研究

混凝土浇筑过程中的温度应力是研究混凝土早期内部裂缝的关键因素之一。利用清华大学研发的温度-应力试验机,对无机聚合物混凝土进行早期开裂敏感性能研究,并与普通混凝土进行比较,分析无机聚合物混凝土早期温度、应力以及变形的发展规律。研究表明:(1)无机聚合物混凝土抗裂性能优于普通混凝土。无机聚合物混凝土开裂温度为14.2℃,开裂应力为2.658 MPa,普通混凝土开裂温度为14.4℃,开裂应力为0.582 MPa;(2)无机聚合物混凝土与普通混凝土的变形发展大致相同,可分为早期收缩、膨胀、收缩至开裂3个过程;膨胀阶段:无机聚合物混凝土最大伸长量为114.2μm,普通混凝土为108.15μm;收缩阶段:无机聚合物混凝收缩至72.91μm时断裂,普通混凝土收缩至25.33μm时断裂;(3)运用有限元软件ANSYS对无机聚合物混凝土浇筑过程的温度场进行数值模拟,模拟结果与实测结果相吻合。

基于温度应力试验机的混凝土早期开裂敏感性研究

现有标准的评价方法无法准确反映混凝土在特定的温度历程和约束程度下的早期开裂性能,试验结果仅能用于定性区分。而温度应力试验机(TSTM)是目前定量评价混凝土早期开裂敏感性较为准确的试验仪器。介绍了TSTM的发展历史,并基于TSTM的抗裂性评价定量指标,对影响混凝土早期开裂敏感性的因素进行了分析;总结了骨料种类、水泥品种、膨胀剂、温度历程以及约束程度等因素对混凝土早期开裂敏感性的影响规律;最后,探讨了TSTM存在的问题和未来研究的方向。

温度-应力试验方法的建立

系统地介绍了温度-应力试验法的含义、适用范围和相关术语、温度-应力试验对仪器设备的功能的要求和对试验环境的温湿度要求、温度-应力试验的一般流程以及试验结果可提供的性能参数,希望借此推动温度-应力试验方法和设备仪器的标准化进程。

波形钢板-混凝土组合桥面板焊接残余应力与疲劳性能研究

为了解波形钢板-混凝土组合桥面板中考虑残余应力时波形钢板-横隔板焊接部位的疲劳性能,采用热-结构顺序耦合法对波形钢板-横隔板焊缝的焊接及冷却过程进行有限元模拟,研究焊接及冷却过程后所产生的残余应力场,并基于应变能的评估方法对组合桥面板波形钢板-横隔板焊接区域疲劳寿命进行评估。结果表明:波形钢板-混凝土组合桥面板中波形钢板-横隔板焊接区域在焊接过程中焊缝的温度急剧变化,温度最高可达到1439 ℃,热源作用位置附近的温度梯度较大;起弧和落弧位置残余应力分布较为不均匀,应力梯度较大;其中横隔板上焊缝的下部水平段处竖向残余应力最大(400 MPa)因此应考虑焊接残余应力对结构受力的影响;波形钢板组合桥面板波形钢板-横隔板焊接部位最不利疲劳易损细节为第2纵肋左侧下部倒角波形钢板焊趾处,基于考虑焊接残余应力的应变能的评估方法计算得出波形钢板-混凝土组合桥面板最不利疲劳易损部位的疲劳寿命为60年,小于100年的设计使用寿命,因此采用波形钢板-混凝土组合桥面板的桥梁在运营60年后应在加强波形钢板-横隔板焊缝处疲劳破坏的监测。

基于温度应力约束试验的高含氧化镁水泥大坝混凝土抗裂性能综合评价

以高含氧化镁水泥和粉煤灰为胶凝材料的大坝混凝土作为研究对象,采用温度应力试验机(TSTM)评价既定温度履历下的抗裂性能。通过对比分析表明,水胶比较低的混凝土具有更好的抗裂性。与采用混凝土的抗拉强度或极限拉应变作为抗裂性能的判据相比,借助TSTM试验所获得的一系列指标进行抗裂性能的评价更为合理准确。

早期受冻损伤混凝土应力-应变试验研究

北方地区混凝土冬季施工过程,新浇筑混凝土容易因突然降温而遭受早期损伤。为研究早期受冻对混凝土单轴受压状态下力学性能的影响,通过对不同冻结温度(-5℃、-10℃)、不同起冻时刻(1.0 h、3.5 h、8.0 h、24.0 h)养护条件下的混凝土进行单轴受压试验,获得了应力-应变全曲线,拟合得到了适用于早期受冻混凝土的单轴受压本构方程。结果表明:早期受冻后混凝土应力-应变曲线在下降段更为陡峭,延性和塑性变形能力降低;冻结温度对峰值应力和峰值应变影响不明显;随起冻时刻的延后,峰值应力先下降后上升,峰值应变先上升后下降,初凝后至终凝前受冻混凝土力学性能损伤最为严重;基于过镇海教授模型拟合得到的早期受冻后混凝土应力-应变曲线方程与试验曲线吻合较好;对早期受冻混凝土峰值应力、峰值应变及延性和塑性变形能力最不利的起冻时刻均在养护4 h前后。

大体积混凝土温度-应力场理论研究和应用现状综述

简述了大体积混凝土温度场、应力场及其耦合理论的发展历程和应用的研究进展,总结了各理论的优缺点、适用条件和应用现状,讨论了实际工程中大体积混凝土温度-应力场分析的典型案例,并对大体积混凝土温度-应力场理论的研究发展和工程应用方向进行了展望。

堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验方法研究

为了研究堆石混凝土应力-应变全曲线,采用碟形弹簧与钢柱组合成附加刚性元件增强压力机的刚性,研究了碟形弹簧并联与串联联结装置的变形量和刚度以及实现单轴受压端部减摩措施,提出了一种堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线的试验方法。在混凝土压力试验机上进行了堆石混凝土立方体试件单轴受压试验,测得了堆石混凝土受压应力-应变全曲线。试件破坏形态表明,采用的端部减摩措施有效,测得的应力-应变曲线下降段验证了碟形弹簧与钢柱组合装置能够吸收试件破坏时混凝土压力试验机存储的变形能。研究结果为在混凝土压力试验机上进行堆石混凝土单轴受压应力-应变全曲线提供了可行、简便、经济的测试方法。

沥青混凝土应力应变关系试验研究

目前沥青混凝土在水利工程建设应用中,急需搞清楚沥青混凝土的力学性质尤其是应力应变关系。对沥青含量为8.5%、10.5%、12.5%的3种沥青混凝土材料分别进行了不同温度和不同周围压力条件下的三轴试验。试验研究结果表明:沥青混凝土的力学性质受温度、沥青含量、围压、骨架粒径大小等因素的控制,其抗剪强度随着温度的增高而减小、随着沥青含量的增加而减小、随着周围压力的增大而增大;沥青混凝土具有弹塑性变形的特征,其应力应变曲线基本符合双曲线模型(DuncanChang);利用改进的双曲线模型进行曲线拟合,得出的拟合曲线与试验曲线基本吻合。

大体积混凝土温度应力有限元分析

以经典的热传导方程为理论基础,采用大型有限元程序ANSYS的热-结构耦合分析方法,对某大坝的温度场和应力场进行了模拟分析和计算,得到了大坝内的最高温度和主应力的分布,为在设计和施工过程中采取有效的防裂措施提供了指导。

东北地区机场混凝土道面温度翘曲试验研究

为了研究我国东北地区机场水泥混凝土道面板板角温度分布规律及温度-应力/应变关系,依托新建松原查干湖机场道面工程开展道面温度翘曲试验,应用智能温度、应变传感器监测板角不同深度处的温度与应变、应力日间变化和季节性变化差异。研究结果表明:板内温度-应变增量日间变化规律具有明显的滞回特性,且板顶同一点横向温度-应变增量滞回圈面积比纵向的大;板内应力的日间变化具有近似周期性波动特征,波动峰值滞后温度波动峰值约1h,且任一时间板内同一点纵、横向应力相差不大。板内温度及应变、应力受季节性环境温度影响显著,随环境温度的降低,板内正、负温度梯度的日间交替持续时间有明显变化;板内温度-应变增量滞回圈面积逐渐减小;板顶最大压应力逐渐减小,最大拉应力几乎不受影响。

沥青混凝土路面温度场和应力场耦合模型

基于能量平衡和热力学第二定律,针对环境条件和行车荷载对沥青混凝土路面的实际作用,建立了粘弹性沥青路面的温度场和应力场耦合作用数学模型.将数学模型和边界条件对时间t施加Laplace变换,运用参数变易法,在象空间内进行了模型的求解,得到了象空间内温差函数和位移解的表达式.这为深入研究粘弹性路面在气候条件和荷载条件下的变形演化规律奠定了理论基础.

浇筑式沥青混凝土应力应变关系试验研究

对以天然砂砾石作为骨料的浇筑式沥青混凝土在不同沥青用量和不同温度条件下进行三轴试验。结果表明:浇筑式沥青混凝土的应力应变曲线呈现出应力硬化形态,且随着沥青用量的增加、温度的升高,应力硬化现象更加明显,双曲线段范围增大;邓肯-张模型及修正邓肯-张模型的理论曲线与试验曲线均吻合较好,主要模型参数随沥青用量增加或温度升高均呈下降趋势。通过对比两种本构模型破坏偏应力随围压的变化情况发现,在较高围压情况下,随着围压的升高,修正邓肯-张模型的破坏偏应力趋于平缓,增幅小,而邓肯-张模型的破坏偏应力几乎呈线性增加,其值明显大于修正邓肯-张模型的破坏偏应力,因此修正模型更加符合浇筑式沥青混凝土的强度特性。

全级配混凝土单轴受压应力～应变全曲线试验研究

采用近似理想刚性试验机，对全级配混凝土试件（φ４５ｃｍ×９０ｃｍ）及相应湿筛混凝土试件（φ１５ｃｍ×３０ｃｍ）进行了单轴压缩下应力～应变全过程曲线的试验研究。研究结果表明：全级配混凝土的弹性模量高于湿筛混凝土，全级配混凝土的极限应力、峰荷应变低于湿筛混凝土，全级配混凝土与湿筛混凝土的应力～应变全过程曲线基本相似，泊松比值相等。

温度和收缩应力对现浇混凝土板面裂缝的影响及预防措施

分析钢筋混凝土现浇板产生裂缝的原因,主要论述温度—收缩应力对钢筋混凝土现浇板产生裂缝的影响,提出避免温度—收缩应力作用下过大裂缝的生成及对结构产生破坏的预防措施。