塑性混凝土双轴受压性能与破坏准则

基于塑性混凝土立方体试件的双轴压缩试验,研究了塑性混凝土的双轴受压性能和破坏准则。结果表明:当应力比较小时,塑性混凝土双轴受压破坏形态与单轴受压相似;随应力比增加,双轴受压破坏面龟裂现象明显;双轴受压下的塑性混凝土抗压强度显著提高,是单轴抗压强度的1.77~4.72倍;随应力比的增大,塑性混凝土抗压强度先增大后减小,应力比0.75时抗压强度的提高最大;单轴抗压强度越高,双轴受压时塑性混凝土抗压强度的增长越小。塑性混凝土八面体正应力应变曲线、剪应力应变曲线的斜率随应力比的增加有增大的趋势,其变形随抗压强度的增加有所降低。双轴受压各应力比下的八面体剪应力与正应力之间均具有线性关系,其斜率随应力比的增加逐渐降低。通过对试验结果的分析,建立了双轴受压下塑性混凝土抗压强度的包线方程以及双参数、三参数及考虑加载路径影响的破坏准则。     

冻融环境下引气混凝土双轴拉-压强度和破坏准则的试验研究

本文对掺引气剂混凝土进行了不同次数快速冻融试验，用电子显微镜观察了经受不同次数冻融循环后混凝土微观结构的变化，并进行了6种应力比下的双轴拉-压试验，观察了试件破坏形态，测得了混凝土试件的抗拉强度和抗压强度。试验发现，掺引气剂混凝土在双轴拉-压荷载作用下，其抗拉强度和抗压强度均随冻融循环次数的增加而明显降低。在此基础上，分析了双轴拉-压极限强度随冻融循环次数的变化规律，并在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的破坏准则。     

冻融劣化混凝土压剪作用下力学特性及破坏准则

为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能,进行了不同冻融循环次数(0,10,25,35和50次)后混凝土在不同法向应力(0,3,6,9和12 MPa)下的压剪强度试验,混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚力与摩擦系数的影响。分析结果表明:①随着冻融循环次数的增加,混凝土在相同法向应力状态下的剪切强度均逐渐降低,而且法向应力越大,剪切强度随冻融循环次数的增加而降低的程度越小;当冻融循环次数相同且法向应力不大于单轴抗压强度50%时,剪切强度随法向应力的增大而增大,且冻融劣化程度会影响该增幅效果;②在法向应力相同时,剪切峰值变形随冻融循环次数的增加呈线性增长趋势,对某一冻融循环次数,法向应力的存在增大了混凝土的剪切峰值变形;③摩擦系数和黏聚力都随冻融劣化程度的加深而降低,黏聚力大幅度降低是由于冻融劣化作用起主导作用所致。基于上述试验分析和八面体应力空间二次抛物线形式的压剪破坏准则,构建了平面应力状态下考虑冻融循环次数的混凝土压剪破坏准则。     

冻融循环后湿筛混凝土强度试验与破坏准则研究

采用快速冻融法,对湿筛混凝土试件进行了冻融循环。利用大型动三轴试验机,对冻融循环后的湿筛混凝土试件进行单轴压和4种应力比的双轴压试验,观察试件的破坏形态和表面裂缝分布情况,测得双轴主压方向的极限强度,剖析了冻融循环次数和应力比对极限强度的影响规律。 试验结果表明：随冻融循环次数的增加,湿筛混凝土的双轴压极限强度呈非线性降低;在冻融循环次数相同的情况下,双轴压极限强度相对于其单轴强度均有所提高,而提高幅度取决于应力比。提出了带有冻融循环次数和应力比参数的修正湿筛混凝土破坏准则公式,可为寒冷地区的海洋工程、水工结构强度分析和寿命预测提供理论依据。     

双轴受压应力作用下碾压混凝土特性的试验研究

本文对双轴受压应力作用下的碾压混凝土进行了试验研究，研究了碾压混凝土的双轴受压强度、变形及破坏准则，给出了Drucker prager准则中a和k值，并与普通混凝土进行了比较，得出了几点有意义的结论。     

海水冻融后轻骨料混凝土的双轴压压强度和变形性能

针对我国渤海湾北部海域轻骨料混凝土结构的工作环境和受力状态，进行了海水中不同冻融循环次数后轻骨料混凝土的双轴压压强度试验，考察了试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征。根据试验结果，分析了极限抗压强度随冻融循环次数和应力比的变化规律，并在此基础上建立了考虑海水冻融影响的双轴压压强度准则。探讨了冻融循环作用后轻骨料混凝土的双轴压压变形性能，包括峰值应变、应力-应变关系随冻融循环次数和应力比的变化规律。研究结果说明，随冻融循环次数的增加各种应力比下的应力-应变关系曲线均逐渐扁平，峰值应力点明显下降并右移，说明混凝土的极限抗压强度逐渐降低。     

考虑率效应的混凝土压剪强度及破坏准则试验研究

利用TAZW-1000大型多功能静动力三轴仪对5种不同加载速率、6种不同法向应力作用下的混凝土进行抗剪试验,分析法向应力和加载速率对混凝土抗剪性能的影响,并基于Bresler-Pister静态强度准则,提出了考虑率效应的混凝土压剪强度准则。研究结果表明:混凝土的剪切强度随法向压力增大呈线性分阶段增大,在一定法向压力范围内剪切强度增幅近似呈直线,然后增幅开始减小;压剪共同作用下混凝土动态抗剪强度提高的主要因素是法向压力的增加,而加载速率对其影响不大。随着法向压力增大,混凝土率效应增强;基于Bresler-Pister静态强度提出的混凝土动态压剪强度准则与试验数据吻合较好,可为动态压剪作用下混凝土强度准则的提出提供参考。     

冻融环境下变形钢筋与混凝土间黏结应力计算模型

为研究冻融作用对钢筋混凝土无箍筋试件黏结强度的影响,引入相应的损伤变量对Hsieh-Ting-Chen四参数混凝土破坏准则进行修正,确定冻融损伤下的混凝土破坏准则,建立冻融环境下黏结失效的理论计算模型。通过对钢筋肋间混凝土在挤压力、摩擦力等作用下的受力分析,给出冻融环境下变形钢筋与混凝土之间极限黏结应力的计算方法及锥面斜角、摩擦因数等参数的取值,详细阐述了极限黏结应力的求解思路。利用已有文献试验结果对该理论计算模型进行验证,结果表明冻融次数在一定范围内计算值与试验值吻合较好,模型精度较高。     

冻融循环后混凝土双轴压的试验研究

利用大型混凝土静、动三轴试验系统，对经过0、25、50、75次冻融循环的混凝土，进行了5种比例加载路径的双轴压试验，测得了混凝土的强度及两个加载方向的应变，并根据试验结果，系统地探讨了冻融循环后，混凝土在不同比例加载下的双轴受压强度和变形特性。在此基础上，建立了冻融循环后混凝土双轴压的破坏准则，为北方寒冷地区的水坝、混凝土路面等的设计、分析提供了试验及理论依据。     

基于不同混凝土强度准则的高拱坝脆性破坏范围研究

基于目前拱坝安全度评价中不同的混凝土强度准则对应的坝体破坏范围不同,介绍了采用的脆性破坏本构关系和单轴、双轴、三轴三种混凝土强度准则。以溪洛渡水电站高拱坝为例进行了计算。结果表明三轴强度准则对应的建基面相对破坏范围与双轴强度准则对应的结果基本相同,比单轴强度准则的结果稍大。双轴和三轴强度准则同时考虑了第一主应力为拉应力和第三主应力为压应力对坝体破坏的影响,而且坝体底部上游侧部分区域处于拉压状态,评判更加合理。     

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大, 侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。     

基于PFC 3D的某水利工程中混凝土冻融损伤破坏试验研究

针对某水利工程中所有混凝土材料,引入PFC 3D颗粒离散元分析方法,建立冻融损伤混凝土模型,研究了冻融循环次数与单轴峰值强度、泊松比、应变之间的关系,冻融循环次数150次相比0次峰值应力降低了20%,峰值点处应变值增大了23.1%,达0.16%。获得了峰值应力点A、应变0.3%点B、峰后1/2峰值应力点C处应力、位移特征与冻融循环次数之间的关系。揭示了混凝土冻融损伤单轴破坏后细观特征,分析了特征点处裂纹与循环次数间的演化规律,获得了特征点处均是剪切裂纹数量高于张拉裂纹,点C处为峰后阶段,不论何循环次数下,均具有贯通性破坏裂纹。     

钢筋与混凝土黏结性能冻融破坏的力学分析

静水压假说认为,混凝土遭受冻融作用发生破坏是由于混凝土内部孔结构遭受静水压力的反复作用造成的.建立了在钢筋混凝土构件遭受冻融破坏循环作用时,钢筋与混凝土的界面上产生的静水压力计算模型,并计算得到了静水压力的最大值.力学模型计算表明,冻融循环作用产生的静水压力破坏了钢筋与混凝土的胶结性能;冻融作用后光圆钢筋与混凝土的拔出试验结果证实,冻融循环作用严重削弱了钢筋与混凝土的胶结强度,验证了静水压力对钢筋与混凝土界面胶结性能的破坏作用.     

全级配混凝土冻融循环后单轴动态抗压性能试验研究

为研究冻融及动力作用对全级配混凝土单轴抗压性能的影响,对全级配混凝土进行不同冻融循环次数(0、25、50、75、100次)的冻融循环试验及不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)的单轴动态抗压试验。实测了全级配混凝土经历不同冻融循环次数后的质量损失、损伤形态,以及不同应变速率下全级配混凝土的单轴动态极限抗压强度、应力-应变关系曲线。研究结果表明:全级配混凝土质量损失率与冻融循环次数呈二次曲线关系;在相同应变速率下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随冻融循环次数的增加而降低;在相同冻融循环次数下,全级配混凝土单轴动态极限抗压强度随应变速率的增大而提高。对试验结果分析的基础上,建立了综合考虑冻融循环次数与应变速率影响的全级配混凝土的统一破坏准则,可为水工建筑物的设计、维修等提供试验及理论依据。     

基于Ottosen模型的混凝土多轴动态强度准则

由于混凝土材料的率敏感特性,不同应变率水平下混凝土结构的承载力、刚度具有不同的变化机理。在地震作用下,除了考虑混凝土结构承受的复杂应力之外,应变率也是分析混凝土动态强度变化规律不可忽略的因素,若依然使用单轴拉、压、剪强度理论对工程进行设计和计算,可能会对大型结构的建设和使用带来危险。基于Ottosen静态强度准则模型,结合大量不同强度等级混凝土多轴静、动强度试验结果,建立了一种考虑应变率效应和混凝土强度等级两个因素的混凝土多轴动态强度准则。分析表明该强度准则符合混凝土破坏曲面连续、光滑、外凸等要求,能较好地反映普通混凝土的多轴动态强度变化规律,而且只需要通过几个特征点就能得到,形式简单,便于实际工程应用。     

真三轴应力下混凝土的动态力学性能及破坏准则

为研究混凝土结构处于复杂应力状态下的静动态力学特性,进行了不同应力比及加载速率下的真三轴压缩试验。对混凝土的强度特性和变形特性展开了深入分析,并基于八面体应力空间建立了考虑应变速率效应的真三轴动态破坏准则。结果表明:真三轴受压下的混凝土极限抗压强度随着应力比的增大而增大。随着应变速率的增加,应力比较低时,混凝土的极限抗压强度逐渐增大;应力比较高时,极限抗压强度先减小后增加。随着应变速率的增加,侧向变形曲线的破坏峰值点更明显;随着应力比的增大,侧应力较大方向上的变形越来越小。基于八面体应力空间建立的真三轴动态破坏准则表达式中包含3个率效应参数,经验证与试验数据吻合较好。     

基于Najar能量法的混凝土动态双轴受压损伤特性分析

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下混凝土的抗压试验,基于改进的Najar能量法,提出一种新的损伤变量计算方法,以此分析侧向压力和加载速率对混凝土双轴受压状态下损伤演化的影响。研究结果表明:①峰值应力随加载速率的增大而增大;相同加载速率下,峰值应力随侧压力增大而增大,混凝土达到峰值应力后承载力下降趋势不受侧压影响;②混凝土双轴受压状态下损伤演化可分为线弹性阶段、损伤加速变化阶段和损伤收敛阶段;③加载速率越大,损伤加速发展阶段损伤变量的增长越迅速且该阶段对应的应变范围越小;④侧向压力对混凝土损伤演化有明显影响,混凝土损伤的发展随着侧应力的增大而出现滞后现象。     

混凝土冻融破坏机理的研究

本研究采用混凝土实体，通过快速冻融试验来探索混凝土水饱和状态下，冻融过程中的破坏机理．研究的混凝土品种有普通混凝土、引气混凝土和高强混凝土．冻融破坏过程中性能变化的测试项目包括抗压强度、抗弯强度、抗拉强度、动弹性模量、饱和面干吸水率和孔结构、水化产物的电镜分析以及Ｘ衍射分析．试验结果说明，混凝土的冻融破坏，是一个物理破坏过程，不同种类混凝土的破坏机理是不尽相同．     

两种级配混凝土试件双轴作用下强度、变形分析

水工大体积混凝土结构,如各种类型的重力坝和拱坝等,混凝土的大部分都处于明显的二轴或三轴应力状态,因此有必要进行水工上常用的大骨料混凝土双轴荷载作用下的强度和变形试验.对大坝三级配混凝土及湿筛二级配混凝土在双轴压、双轴拉-压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究.观察了试件的破坏形态,根据试验结果分析了两种不同骨料级配混凝土试件峰值强度、极限变形的变化规律.分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则,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参考.     

高持续荷载下的混凝土徐变破坏试验

用抗压混凝土试件进行不同高应力水平下受压与受拉徐变破坏的试验,测得试件单轴受压徐变的变形过程及破坏时间.试验结果表明,混凝土在应力强度因子超过0.9的持续荷载作用下会发生破坏,应力水平越高,混凝土发生破坏的时间越短;混凝土在长期持续荷载下的徐变变形为非线性徐变.