室内环境下UHPC非线性徐变特性研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)非线性徐变阈值与特性,对不同初始龄期加载与应力比的圆柱体UHPC试件开展室内环境下徐变试验,测试试件在加载100 d期间的轴向与环向应变。根据试验结果,计算UHPC在不同应力比下的徐变系数、非线性徐变放大系数与名义泊松比,分析普通混凝土非线性徐变放大系数模型对UHPC的适用性,得到适用于UHPC的非线性徐变放大系数模型。结果表明:UHPC的徐变类似于普通混凝土,但UHPC的非线性徐变特性更显著,其非线性徐变阈值为0.3 f_(c)(f_(c)为混凝土抗压强度);传统的普通混凝土徐变模型高估了UHPC的非线性徐变阈值且低估了非线性徐变放大系数;UHPC的名义泊松比在加载后增长显著,表明非线性徐变与试件内微裂缝扩展有关;本文模型计算结果与试验结果吻合较好,最大相对残差仅9.9%,可用于UHPC非线性徐变计算。

改进的非线性徐变模型及其在混凝土坝施工期温度应力仿真分析中的应用

在目前的混凝土坝温度应力仿真计算分析中,一般采用弹性徐变模型考虑施工期混凝土徐变对温度应力的影响。当坝体内的温度应力比较小时,采用弹性徐变模型计算温度应力是可行的,但当坝体的温度应力超过相应龄期的抗拉强度一半时,混凝土的徐变变形不再与坝体的应力呈线性关系,而是呈现出剧烈的非线性变化趋势。温度应力与抗拉强度越接近,相应的非线性徐变变形越大。根据已有的混凝土徐变试验成果,提出了一个用于混凝土坝施工期温度应力仿真计算的混凝土非线性徐变模型,给出了相应的计算方法。算例表明,采用传统的弹性徐变模型与提出的非线性徐变模型计算的温度应力存在一定的差别,采用传统弹性徐变模型计算的温度应力偏大。

考虑非线性徐变的混凝土温度裂缝扩展过程模拟

混凝土温度应力超过相应龄期的抗拉强度一半时,混凝土的徐变变形不再与应力呈线性关系。采用一个混凝土非线性徐变模型来进行混凝土的温度应力计算,并给出了相应的算法。同时,吸取无网格方法在裂缝扩展模拟方面的优势,采用无网格方法对混凝土的温度裂缝过程进行了仿真计算。数值算例计算结果表明,所编制的无网格法程序具有较好的收敛性和可靠性,能够有效地模拟混凝土块在温度应力作用下的开裂发展过程,考虑混凝土非线性徐变效应后,在开裂时刻混凝土急剧增加的非线性徐变变形缓和了缝端的温度拉应力,使得相同龄期混凝土的裂缝深度和扩展速率要比只考虑混凝土线性徐变要小一些。

混凝土结构三维非线性徐变效应分析方法

为准确分析混凝土结构在不同应力水平和多向受力状态下的徐变效应,首先,通过徐变泊松比提出复杂应力状态下的徐变预测模型;然后,以混凝土塑性损伤本构模型为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析模型,建立相应的数值分析方法,并结合有限元分析软件ABAQUS二次开发计算程序;最后,通过徐变试验验证方法的可靠性。研究结果表明:提出的分析模型计算方便,所得结果合理,能够适用于复杂应力状态下的线性及非线性徐变效应分析。

考虑损伤的混凝土非线性徐变模型

采用断裂力学理论分析考虑徐变变形的材料内裂纹尖端实际能量释放率,研究持续荷载作用下混凝土内微裂纹应变能累积规律,认为在相同应变能累积情况下,长期持续荷载和单轴荷载下微裂纹扩展演化状态相同。基于柔度张量等效假设建立了混凝土的非线性徐变模型,实际应用表明,此模型与不同强度等级混凝土非线性徐变试验结果吻合较好,能反映混凝土损伤与徐变的耦合机理。

轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土(CFST)短柱在高应力水平下的非线性徐变效应.提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型(DPM-UC),以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中.将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示:当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性.

非线性徐变模型在泄洪洞衬砌混凝土温控仿真分析中的应用

针对地下工程衬砌混凝土温控仿真分析中徐变变形和温度应力的关系,基于有限元分析软件ANSYS,以溪洛渡泄洪洞无压段衬砌混凝土温控仿真分析为例,比较分析了线性和非线性徐变模型计算的温度应力的差异。结果表明,当温度应力与相应龄期抗拉强度的比值小于0.5时,差异很小;但当温度应力与相应龄期抗拉强度的比值大于0.5时,差异则较显著,为地下工程衬砌混凝土温控分析提供了参考。

混凝土线性徐变与非线性徐变临界应力水平转折点的研讨

一、前言混凝土在恒定长期荷载作用下,将产生随着时间而增加的塑性变形——徐变。在持荷相当长时间以后,这种徐变值将趋于稳定,即达到最终徐变值。混凝土的徐变与很多因素有关,本文不加讨论。

细观尺度下混凝土非线性徐变数值模拟

为了预测混凝土的非线性徐变,需要建立合理的混凝土细观有限元模型。从混凝土非线性徐变的计算方法和原理出发,采用ABAQUS有限元分析软件并通过二次开发构建了考虑骨料、砂浆基质及界面过渡区的细观三相混凝土数值模型。研究提出了“骨料放缩法”以在二相有限元模型中生成均匀的界面过渡区,并用于后续建立三相模型。在考虑线性徐变的基础上引入损伤引起的应变增量,可有效模拟非线性徐变效应。细观三相混凝土数值模型成功模拟了混凝土的复杂细观结构,并通过递推公式计算了混凝土徐变,对混凝土在持荷后应变变化的模拟效果良好。最后通过已有混凝土圆柱体和棱柱体试件的徐变试验数据验证了模型的准确性。

混凝土结构非线性徐变计算方法研究

为准确分析既有病害条件下的混凝土结构长期变形及受力行为,该文进行了混凝土材料非线性徐变计算方法研究。以非线性弹性徐变本构理论为基础,利用Hongnestad模型推导出材料软化系数,提出一种新的非线性徐变本构模型,采用初应变法进行显式迭代,实现混凝土材料非线性徐变分析。以混凝土徐变及开裂的线性耦合假定为基础,模拟长期持载过程中裂缝的扩展。采用ADINA用户子程序二次开发实现了相关算法,并通过混凝土非线性徐变经典试验的对比分析,验证了计算方法的可靠性。

大跨悬浇箱梁桥三维非线性收缩徐变效应

为准确分析收缩徐变效应对悬臂浇筑施工大跨径预应力混凝土箱梁桥长期结构行为的影响,提出了一种三维非线性收缩徐变分析模型,形成了完整的三维收缩徐变效应与材料非线性耦合分析理论框架.建立了相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中,通过某典型钢筋混凝土简支梁长期徐变试验的模拟计算,验证了所提方法的准确性.以某主跨220 m连续刚构桥为例,分析了大跨悬浇箱梁桥主梁的空间时变应力与跨中长期下挠规律.结果表明:收缩的三维特性是导致箱梁接缝处拉应力过大的主要原因;在分析预测主梁长期下挠时,需要综合考虑收缩徐变的三维特性和徐变的非线性特征,否则会显著低估桥梁的长期变形.

基于非线性徐变模型的DAPEIN重力坝温控仿真

目前常采用线弹性徐变模型进行混凝土坝施工期温度应力的仿真分析.当混凝土应力较小时,采用线弹性徐变模型是可行的,但当混凝土应力超过相应龄期抗拉强度的一半时,混凝土的徐变变形与应力之间呈现出明显的非线性关系.改进的非线性徐变模型能考虑徐变变形与应力的非线性关系,将改进的混凝土非线性徐变模型应用到缅甸DAPEIN大坝的施工期温度应力仿真分析中,仿真结果表明,采用线弹性徐变模型与改进的非线性徐变模型计算的徐变温度应力差别较大,采用传统线弹性徐变模型计算的温度应力偏大.

碾压混凝土各向异性徐变损伤本构模型

碾压混凝土的徐变包括低应力水平下的近似线性徐变和高应力水平下的非线性徐变,在低应力水平下,损伤值较小,徐变近似线性,可以应用叠加原理;在高应力水平下,损伤值较大,徐变表现为明显的非线性,叠加原理不再适用,高应力水平下徐变的非线性特征可以用线性徐变和损伤耦合来描述。根据碾压混凝土材料损伤拉压显著不同的特点,分别在拉压应变空间建立了碾压混凝土的损伤演化方程,考虑粘弹性与损伤耦合,应用正交各向异性损伤理论来描述由于微裂缝扩展引起的刚度退化和应变软化,该模型能够较好地描述碾压混凝土的在复杂应力状态下的非线性徐变特性。

高持续荷载下混凝土徐变和损伤耦合机理

为研究混凝土在高持续荷载作用下徐变和损伤的耦合机理。采用加卸载、碱骨料及高温烘烤获得了带不同初始损伤的混凝土,并开展了损伤混凝土在不同应力水平高持续荷载下的徐变试验,分析了混凝土徐变变形和损伤随持荷时间的变化规律,研究了单调加载和持续荷载下材料内部损伤演化和应变能累积的关系。结果表明:混凝土在长期荷载作用下损伤随徐变应变增加而增大,在损伤稳定发展阶段徐变应变与损伤基本呈线性关系。混凝土在不同荷载形式下应变能和损伤的演化关系相同,可以通过混凝土单轴损伤-应变能关系来表征高持续荷载下徐变和损伤的耦合关系。研究成果可以为长期荷载下混凝土结构分析提供参考。

考虑徐变非线性的钢管混凝土柱徐变稳定承载力计算方法

对高持荷荷载作用后钢管混凝土柱稳定性能进行了数值分析,同时结合初弯曲构件稳定理论和Perry公式,通过理论推导提出了钢管混凝土柱徐变后稳定承载力计算公式。为深入研究构件徐变稳定性能,将钢管混凝土非线性徐变模型以及考虑约束作用和材料非线性的应力-应变关系引入ABAQUS,建立了钢管混凝土柱有限元分析模型;在验证了有限元模型可靠性的基础上,通过参数分析研究了长细比、含钢率、长期荷载等级、混凝土强度以及钢材屈服强度对构件徐变稳定承载力的影响;并将理论推导所得构件徐变稳定承载力计算公式与有限元分析结果进行了对比。结果表明:时效作用对钢管混凝土柱稳定性能的影响不容忽视,可使构件稳定承载力降低15.5%;影响构件徐变稳定承载力的主要参数包括长细比、长期荷载等级、含钢率,其中混凝土强度及钢材屈服强度的影响较小;所提公式计算结果与有限元分析结果吻合良好,最大差值不超过10%,公式计算结果与有限元分析结果比值的均值为1.01,标准差为0.035,变异系数为3.4%。

混凝土变形差的力学研究

混凝土的一个固有特性是长期徐变收缩的反应,而且在凝土建筑结构及其构件自施工开始直至长期使用内不断变化发展,对结构及构件的长期使用性能有着深远的影响。目前无论是在国内还是国外,对混凝土的徐变研究已经有相当长的时间了,其预测方法及计算模型都已经非常成熟。但目前随着社会建设的发展需要,混凝土的徐变研究相对于其他结构的研究领域有些落后,例如由于长期荷载对混凝土力学影响的复杂性、试验的不便,当前很少人研究徐变的非线性和荷载对混凝土在长期荷载作用下的影响;此外,现有的软件对施工结构长期的徐变收缩效应没有太多的重视;工程设计实践中,往往忽略混凝土结构构件的长期效应,或仅仅进行粗略的分析,不能把握整体结构长期效应变化规律,因此,鉴于对混凝土结构及构件的长期效应进行系统的研究,提出一种更实用的计算方法,解决工程实际问题,解决实际工程问题显得十分迫切和具有现实意义。