基于修正Burgers模型对钢筋混凝土徐变的分析

为了研究不同配筋率对混凝土徐变性能的影响,本文对素混凝土、8 mm钢筋混凝土和10 mm钢筋混凝土进行了为期350 d的压缩徐变试验。将非线性黏性元件与经典Burgers模型串联,得到了修正Burgers模型。利用不同配筋率混凝土的徐变试验数据,对CEB-FIB(MC90)模型和修正Burgers模型进行拟合计算,从而得到了混凝土徐变拟合曲线。研究结果表明:钢筋能够有效地抑制混凝土的徐变,并且随着配筋率的增加,抑制效果进一步增强;与CEB-FIP(MC90)模型相比,修正Burgers模型的拟合结果更加准确,能更好地预测钢筋混凝土的徐变。

基于Burgers模型的岩层弯曲变形分析

由于岩石材料抗拉与抗压性能的明显差异,使岩层受蠕变作用时,其弯曲中性层位置及变形曲率都将随时间变化.基于Burgers流变本构模型,对岩层的中性层位置和相对蠕变函数随时间的变化特征进行了系统研究.研究结果表明:岩层弯曲中性层和曲率的初始状态决定于岩石材料的弹性参数,而最终状态决定于它的黏性参数;蠕变前期,岩层弹性、黏性参数对中性层位置和变形曲率都有较大影响,但随着时间增加这种影响迅速减弱;若岩石的抗拉、抗压、黏性性质相同,则中性层最终趋于几何中面,否则趋于某一确定位置;由于蠕变的作用,岩层曲率随时间不断增大,直至岩层发生破断;对于稳定蠕变情况,岩层弯曲中性层要偏离初始状态,但经过一定时间后又将回到初始状态,而岩层的变形曲率则随时间单调增加,但最终趋于某一定值.

修正的Burgers模型及其对于硬化混凝土的应用

本文通过引入一指数函数对Burgers流变模型中的粘性元件进行修正。结果表明。修正的Burgers模型能更好地描述硬化混凝土的徐变行为。采用修正的Burgers模型推导的徐变公式计算值与试验结果比较吻合。

废弃纤维再生混凝土非线性蠕变模型

为研究废弃纤维再生骨料混凝土的蠕变过程,引入一个非线性黏性元件,与经典Burgers模型串联组成五元件六参数非线性蠕变模型。通过对废弃纤维再生骨料混凝土的拉伸蠕变试验,得到了不同体积率纤维掺量以及不同再生骨料取代率混凝土的拉伸蠕变柔度随加载时间的变化规律。参照蠕变模型中蠕变柔量与时间的关系式,通过基于Levenberg-Marquardt优化算法的混凝土蠕变参数识别,得到混凝土非线性蠕变模型的六个力学参数。模型拟合结果与试验结果一致,表明该模型能够较好地反映废弃纤维再生骨料混凝土的蠕变特性,也表明掺入0.12%体积率废弃聚丙烯纤维与50%再生骨料取代率的混凝土具有较好的经济实用价值。

早龄期混凝土分数阶Burgers徐变模型研究

早龄期混凝土徐变对工程结构体安全设计至关重要,研究针对早龄期混凝土徐变是控制和保证混凝土工程安全施工和正常运行的关键.基于粘弹塑性流变理论、Riemann-Liouville理论和Burgers组合模型理论,利用Able粘壶重构分数阶软体组合元件,提出分数阶Burgers模型的应力-应变关系表达式,构建基于分数微积分理论的早龄期混凝土徐变本构模型.通过早龄期混凝土压缩徐变试验数据进行验证,所构建模型能够对早龄期混凝土徐变过程保持较高的一致性,并通过分数阶阶数n的敏感性分析,可以实现对实际工程中早龄期混凝土徐变程度的有效控制.基于分数阶的Burgers模型可为早龄期混凝土徐变模型提供一种新的思路.

改进的burgers岩石蠕变模型

基于实测的实验数据分析蠕变曲线的特征,构造出能够表现岩石衰减蠕变和加速蠕变阶段特征的非线性函数,并引入到burgers蠕变本构方程中,得到一个新的非线性蠕变模型,岩石稳定蠕变阶段的非线性渐变过程和加速蠕变阶段蠕变速率的快慢程度可通过调整蠕变参数进行有效地模拟。在较低应力水平时,模型能够有效地刻画岩石的初始蠕变和稳定蠕变;当应力水平超过岩石的长期强度时,能够反映加速蠕变特性。利用该模型对试验数据拟合的结果表明,对蠕变模型计算结果和试验结果的比较,表明该模型能够很好的描述蠕变曲线中的初始衰减蠕变阶段稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段,证明了该模型的正确性和合理性。

水工沥青混凝土粘弹性特性试验研究

为研究水工沥青混凝土的粘弹性特性,开展不同温度和应力条件下的弯曲蠕变试验。利用Burgers模型作为水工沥青混凝土粘弹性力学行为的本构模型,通过最速下降迭代方法对试验数据进行非线性拟合,得到不同试验条件的拟合曲线和Burgers模型参数,分析参数的变化规律。利用Origin多项式拟合功能建立参数随着温度和应力变化的函数关系式,预测水工沥青混凝土蠕变行为。试验结果表明,利用最速下降法优化Burgers模型能够较好地拟合试验曲线,拟合相关系数均大于0.996,特别是在稳定蠕变阶段,拟合曲线与试验曲线最为接近;在应力保持不变的情况下,Burgers模型中各参数随着温度升高而降低;在温度保持不变的情况下,参数E1、E2在整体上随着应力的增大而增大,参数η1、η2随着应力的增大而降低。

试验条件下修正混凝土徐变系数预测模型的研究

为建立准确、可行的混凝土徐变系数预测模型,基于FIB Model Code-2010模型、ACI 209R-92模型与徐变系数实测值偏差情况,以降低参数计算量和减小误差为原则分别提出了在上述两种模型基础上引入双曲幂函数和双曲线函数拟合回归对其修正的方法,建立了徐变系数修正预测模型,并分析了修正后模型与实测关系曲线符合程度和偏差情况,最终评价了修正预测模型预测徐变系数的准确性。研究结果表明:加载早龄期的修正模型徐变系数预测值与实测值存在一定偏差,并随着混凝土强度等级提高,偏差情况愈加明显;但当持荷龄期逐渐增长后,修正模型徐变系数预测值与实测值符合程度较高,因此,采用修正后的徐变系数预测模型可较为精确的计算混凝土长期徐变系数,提高了原模型的计算准确度,具有一定的可操作性,可为混凝土结构设计和工程施工提供参考。

吹填粉砂土固结蠕变试验及模型

通过分析法向应力、干密度、土样尺寸对吹填粉砂土蠕变特性的影响,深入研究其固结蠕变特性。与Kelvin模型相比,采用Burgers体模型能够更合理地阐释吹填粉砂土的蠕变曲线;采用FLAC3D方法可开展吹填土蠕变过程的三维数值模拟。结果表明:吹填粉砂具有一定的蠕变特性,并可用幂函数描述应力-应变、应变-时间的关系;干密度一定时,法向应力愈大,初始应变愈大,达到稳定的时间愈长;法向应力一定时,干密度越大,初始变形越小,最终稳定所需时间越短;大尺寸试样(Ф200.0mm×H200.0mm)的瞬时变形与蠕变形率要比标准尺寸(Φ61.8mm×H20.0mm)大,稳定所需时间要长;此外,Burgers体模型模拟吹填粉砂土固结蠕变变形优于广义Kelvin模型并具有可行性。

低温高应力下水工沥青混凝土粘弹特性实验研究

为研究水工沥青混凝土材料在低温高应力下粘弹特性,进行了不同温度和不同应力作用下材料的压缩蠕变实验.选择4种常见的粘弹性本构模型,编制非线性拟合程序,进行模型方程与实验曲线拟合,对比分析不同模型优缺点,得到最优模型并进行其参数与不同温度和加载应力的关系研究,结果表明,Burgers模型可以很好的反映水工沥青混凝土减速及等速蠕变两个阶段的粘弹特性,在低温和高应力条件下表现出更强的温度依赖性和敏感性.研究成果为水工沥青混凝土的工程应用提供数值计算依据.

基于PCG法的B3模式基本徐变度的Dirichlet级数拟合

针对钢管混凝土徐变的密闭特性,选用RELEM B3模式的基本徐变作为钢管混凝土徐变的预测模式.采用预处理的共轭梯度法(PCG法),选择指数函数作为基函数,将基本徐变度拟合成Dirichlet级数表达式.结果表明:拟合结果与公式计算结果吻合良好,且与常规拟合方法———最小二乘法比较而言,PCG法具有更高的精度.其拟合结果可为钢管混凝土徐变计算时递推公式的建立提供基础.

早龄期混凝土蠕变模型比较

针对早龄期混凝土的蠕变松弛特性,以配比、强度以及不同加载龄期的混凝土蠕变试验数据为依据,对比研究了CEB-FIP模型、Muller模型、B3模型与笔者所建立变系数四参数Burgers模型的蠕变预测差异。研究结果表明:常用经验模型中,CEB-FIP模型具有较好的适应性,Muller模型对于高强混凝土的蠕变预测较好,基于固化理论的B3模型对于早龄期混凝土的蠕变预测值偏大,准确性较差。对比研究验证了变系数四参数Burgers模型中参数的物理意义与经验取值范围及其合理性与适用性。

泥质页岩注浆结石体的蠕变特性试验研究

在分析已有软岩蠕变机制成果的基础上,为了研究软岩注浆结石体的蠕变特性,分析了不同荷载水平以及不同含水条件对泥质页岩注浆结石体蠕变特性的影响。试验结果表明:1)在相同含水率状态下,蠕变变形随着荷载水平的增加而增大;软岩注浆结石体不同蠕变特性曲线间的转换存在一个荷载阈值,当荷载小于该阈值时,蠕变为稳定蠕变,大于该阈值时试样进入加速蠕变且短时间内直接破坏。2)在相同荷载水平下,随着含水率的增加,蠕变变形逐渐增大且变形增长速率较快。低应力等级下含水率对注浆结石体的蠕变特性影响较大,而高应力下的影响相对较小。3)Burgers模型可以较好地描述注浆结石体的蠕变特性。

高性能混凝土徐变系数指数函数模型

为了建立一套高性能混凝土的徐变系数指数函数模型,使其成为编制徐变效应结构分析软件的重要基础之一。在现有的国内外试验数据库的基础上,对高性能混凝土的徐变数据库进行分析,拟定了徐变系数的指数函数模型,作出标准状态的假定,通过预测精度对比分析得到精度较高的CEB-FIP2010模型作为拓展模型,以拓展模型为依据拟合了徐变系数基准模式,以拓展模型、徐变试验数据库为依据拟合了非标准状态下高性能混凝土徐变的各个影响因素的表达关系式,构造了一套新的徐变指数函数计算模型,并对该模型的可行性进行了验证分析。研究结果表明:与常用模型预测结果相比,该计算模型的预测值与典型文献的试验值吻合良好,预测精度高、使用方便,弥补了常用模型中对影响因素考虑不全的缺陷,可为高性能混凝土工程的设计与施工提供参考。

不同界面倾角岩石-混凝土组合体蠕变特性研究

为探究岩石-混凝土界面对地下建筑支护结构失效的影响,通过7种不同界面倾角的岩石-混凝土组合体试件的单轴和分级加载蠕变试验,研究了其蠕变特性。研究结果表明:随界面倾角的增大,组合体抗压强度呈“W”形变化,倾角在0°,45°,90°时出现极大值,而倾角在30°,60°~75°时出现极小值;并将其破坏模式分为轴向破坏、组合破坏、界面破坏等3种典型破坏模式。组合体蠕变破坏强度低于单轴抗压强度,表明长期加载对组合体会造成损伤;瞬时应变随界面倾角的增大,先减小后增大;与倾角0°的相比,倾角45°,60°,75°,90°的瞬时应变分别减少了22.68%,47.72%,52.01%,4.56%;蠕变比随应力水平的提高呈下降-稳定-上升3个阶段特征;随界面倾角的增大,蠕变破坏临界应力逐渐减小,蠕变稳定阶段逐渐缩短,组合体稳定性逐渐降低。基于试验结果对Burgers蠕变模型参数进行辨识,所得理论曲线与瞬时变形和衰减蠕变阶段试验数据吻合较好。研究成果可为深入认识混凝土支护与围岩结构界面倾角引起的蠕变破坏机制及地下建筑结构支护安全提供参考。

深井泥岩峰前/峰后单轴蠕变特征实验研究

采用分级加/卸载方式对深井泥岩试件进行峰前/峰后单轴短时蠕变试验,得到了差异性较强的蠕变试验曲线。对峰前各级横向蠕变试验曲线的Ⅰ、Ⅱ阶段进行Burgers模型拟合,对峰后轴向/横向蠕变试验曲线暨再破坏后曲线进行Boltzmann函数拟合,得到相关性强的拟合函数并确定了待定系数。深井泥岩的峰后蠕变破坏强度达峰前常规蠕变破坏强度的95.72%,但维系时间短、可靠性低。深井泥岩于峰值后再承载至历史记忆值时,其总变形量明显增加、蠕变演变为变形主体,且其横向蠕变特性显著强于轴向蠕变特性,因此横向蠕变成为实际工程中围岩变形控制的重点。

充填膏体蠕变损伤模型研究

为研究充填膏体的蠕变特性,对以水泥、粉煤灰、煤矸石制备的充填膏体试件进行分级加载蠕变试验,试验结果表明,充填膏体具有较大的瞬时弹性变形,变形值随应力水平的提高而增加;蠕变阶段表现为明显的减速蠕变阶段和等速蠕变阶段,蠕变变形随应力水平的提高而增加。根据实验结果,确定用Burgers模型描述充填膏体的蠕变过程,并采用一种新的损伤模型的建立方法,推导出基于Burgers模型的蠕变损伤方程,建立蠕变损伤模型。使用Origin软件对试验结果进行拟合以确定模型参数,结果表明,建立的模型曲线与试验结果吻合良好,该蠕变损伤模型能够较好反映考虑损伤的充填膏体的蠕变特性。