裂缝长度对岩石动态断裂韧度测试值影响的研究

 为了考察裂缝长度对试件动态断裂韧度测试值的影响,采用圆盘直径为80 mm变化裂缝长度的大理岩中心圆孔裂缝平台巴西圆盘试件,在霍普金森压杆系统上进行动态冲击劈裂试验。对不同裂缝长度试件动态试验时弹性压杆上测得的应变波形以及试件的断裂模式进行分析,用试验–数值的方法确定大理岩的动态断裂韧度。结果表明,在平均加载率为2.96×104 MPa·m1/2·s－1的条件下,大理岩动态断裂韧度均值是其静态断裂韧度均值的2.6倍,随着裂缝长度的增加,动态测试值没有静态测试值的变化显著,最后对与试件尺寸和构形无关的动态断裂韧度的确定方法进行讨论。     

FRP筋材力学性能检测方法对比研究

不同FRP筋检测方法会影响其力学性能的测试结果,对其在工程安全应用存在影响.文中对美国、日本等国家的FRP推荐规程和相关学者的试验技术进行了归纳和对比,总结FRP筋拉伸试验、受压试验、剪切试验、蠕变试验等几种主要的试验技术.对比研究了试件数量、长度、锚固、加载、测量和数据处理方法等,分析了各测试方法间存在的差异,并对FRP筋相关试验的有效试件数量、试件长度、锚具的类型、加载装置及应变测试方法等提出了建议.     

焊接栓钉型钢混凝土梁抗扭性能试验研究

为研究焊接栓钉型钢混凝土（SRC）梁的抗扭性能,设计了一套加载装置,完成9个试件的纯扭加载试验（其中焊接栓钉SRC试件7个,非焊接栓钉SRC和普通钢筋混凝土对比试件各1个）,考虑了栓钉位置、长度、直径和间距4个变化参数。通过试验,观察试件的受力破坏过程及形态,获取裂缝分布情况、扭矩-扭率曲线、开裂扭矩和极限扭矩等数据,分析各变化参数对其受力性能的影响规律。结果表明：纯扭作用下,SRC梁试件表面出现螺旋状裂缝而破坏,焊接栓钉试件较普通SRC试件,其螺旋裂缝细而密、承载力更高、延性更好;栓钉焊接在型钢腹板较焊接在翼缘更有利于提高抗扭性能;栓钉长度和直径对其受扭性能有一定影响,适当增大长度和直径能提高其抗扭承载力;最后提出改进叠加法的计算公式,计算值与试验值吻合良好。     

粉煤灰混凝土黏结性能试验研究

通过对粉煤灰混凝土黏结试件的直接拔出试验和梁式试验,分析粉煤灰掺量、钢筋种类、钢筋直径、混凝土强度和混凝土保护层厚度等因素对黏结性能的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变、黏结应力峰值越小;混凝土强度越高,自由端钢筋开始滑移时的荷载越大,加载端和自由端钢筋滑移量越小,加载端钢筋应变、黏结应力峰值越大;钢筋直径越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变越小;与配置HRB335级钢筋的试件相比,配置HRB400级钢筋的试件自由端钢筋开始滑移时的荷载更大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端和自由端钢筋应变、所需的黏结长度更小,黏结应力峰值更大。     

加载方式和锚固长度对钢筋套筒灌浆连接性能影响试验研究

考虑三种加载方式(重复拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压)与锚固长度(6.5d、7d、8d)对接头连接性能的影响,对40个试件进行拉伸试验,研究其破坏形态、力-位移关系曲线、应变分布等,分析该连接试件的约束机理与灌浆料裂缝开展过程,确定其光滑段与变形段的应力分布及钢筋临界锚固长度。结果表明:试件破坏模式包括钢筋拉断和螺纹端钢筋拔出破坏;循环荷载作用下,接头刚度退化严重;随钢筋锚固长度减小,试件耗能能力减小。套筒表面纵向与环向峰值应变位置和光滑段与变形段的黏结应力分布受钢筋锚固长度影响显著。钢筋直径为12 mm和20 mm的试件临界锚固长度分别为5.42和5.48倍钢筋直径。     

考虑端部缺陷的装配式建筑灌浆套筒力学特性研究

为解决装配式建筑构件节点连接施工时存在端部灌浆缺陷的受力性能问题，以肯尼亚内罗毕CBK基金大楼项目为研究背景，考虑全灌浆钢筋套筒端部存在灌浆缺陷对连接性能的影响，运用室内试验的方法，设计了6种不同工况进行了轴向拉伸试验，研究了钢筋直径、锚固长度和加载速率对极限承载力的影响。研究结果表明，试件的荷载-位移曲线均经历3个阶段，即加载初期的荷载线性增长阶段（Ⅰ阶段）、荷载非线性增加阶段（Ⅱ阶段）、荷载线性减低阶段（Ⅲ阶段），锚固长度减小会导致Ⅱ阶段缩短；随着锚固长度、钢筋直径的减小，加载速率的增加，灌浆套筒试件的极限强度不断降低，这3个因素对灌浆套筒的力学特性具有显著影响；相比于无端部缺陷的荷载位移曲线，存在端部缺陷时，同一工况下灌浆套筒试件的极限荷载会降低，表明存在端部缺陷时会加剧极限强度折减的不利影响。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

钢筋与钢-碳纤维混杂纤维增韧混凝土粘结性能试验

将碳纤维和钢纤维同时添加到混凝土中形成混杂纤维增韧混凝土,采用钢筋对剖开槽贴片的方法,进行了钢筋有效粘结区长度分别为8d,12d,24d(d为钢筋直径)的粘结性能试验研究。根据试验结果,分析了由于粘结长度的不同以及裂缝的开展对于粘结应力和滑移分布规律的影响,给出了裂缝间粘结应力分布规律的表达式以及滑移沿试件长度分布规律的表达式。建立了混凝土与变形钢筋粘结应力和滑移沿试件长度分布规律的表达式。推导了实用的荷载、试件长度以及加载端滑移三者间的关系表达式。     

变刚度加载试验系统的研制及其在煤岩破坏力学行为测试中的应用EI北大核心CSCD

矿山煤层与顶底板岩层具有不同的组合赋存形式,考虑围岩结构刚度差异性的煤岩力学行为试验研究可为揭示冲击地压机制提供一种新的探索方式。介绍了自主研发的一套变刚度加载岩石力学试验系统,该试验系统的主体试验机为内外框架组合式结构,利用加载刚度伺服调控系统控制内框架能量储存,实现加载刚度调控的目的。利用该试验系统进行了3种加载刚度下砂岩试件的力学行为测试,研究表明:加载刚度对砂岩试件单轴抗压强度和弹性模量基本无影响;随着加载刚度的减小,砂岩应力-应变峰后曲线由台阶状变为光滑斜线型,峰后应力降速度增大,且与加载刚度呈幂函数关系;试件破坏时试验机框架发生多次瞬时高速回弹行为,瞬时回弹速度极值及时长占比随加载刚度的减小而增大,回弹速度均值、总回弹量与加载刚度呈幂函数关系;加载刚度对试件峰后破裂耗散能影响较小,与试验机应变能释放量呈幂函数关系。所研发的变刚度加载试验系统为不同刚度组合下煤岩力学行为测试提供了新的试验装备。     

Experimental study on bond performance between high strength steel rebar and ultra-high performance concrete

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能，设计并制作69个试件，通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏，高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大；纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显；当纤维体积率从1%增长至3%，长径比从35增加到100时，黏结强度分别提高了23%和16%；但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响；黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加，随着黏结长度增大而降低，当保护层厚度超过4倍钢筋直径时，增幅基本不变；当黏结段位于加载端时，受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%，黏结段越靠近试件中部，加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果，确定临界锚固长度计算式，提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式，同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得，现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度，建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

基于无约束共振法沥青混合料动态模量试验研究

动态模量是沥青路面设计的重要参数,但传统的沥青混合料动态模量试验过程复杂、耗时,而且实际路面钻取的芯样尺寸往往无法满足其试验要求。为解决上述问题,基于沥青混合料圆柱体试件(L/D＜0.5)的无约束自由振动,提出一种快速、无损的沥青混合料动态模量试验方法,分析无约束共振法的试验原理,研究传感器布置点位以及试件尺寸对试验结果的影响,通过重复加载法试验验证无约束共振法与传统试验方法的相关性。结果表明,传感器布置点以及试件尺寸均不会对试验结果造成显著影响,同时无约束共振法与重复加载法具有很好的相关性。     

混凝土早龄期弹性模量无损检测初探

利用超声波无损检测方法测定混凝土的早龄期弹性模量,研究了混凝土的密度、通过试件的波速以及混凝土的泊松比三个因素对早龄期弹性模量的影响.研究结果表明:混凝土自身密度和泊松比对其弹性模量测定值产生的影响较小,而超波波速对其的影响最大.     

岩石试样的加载卸载过程及杨氏模量

利用伺服试验机对岩样进行常规三轴的加载、卸载试验 ,研究岩样变形特性与应力状态的关系。岩石内部存在裂隙 ,加载过程中裂隙会闭合、滑移 ,逐步产生摩擦力 ,其最大值受到轴向应力和围压的显著影响 ,但具体数值、是否达到最大摩擦力由局部应力状态决定。卸载时摩擦力的作用方向会发生改变 ,并抑制裂隙面之间滑移变形的恢复 ,使岩样内部产生残余变形。围压对杨氏模量的影响与岩石内部的损伤状态有关 ,但岩石的损伤特征不能从岩样轴向压缩的加载或卸载杨氏模量直接反映。     

循环振动对饱和粉土初始动剪模量的影响

初始动剪模量是土体多种结构性因素的综合反映,除固结压力和孔隙比(密度)这两个主要因素外,还受循环振动影响。以往对该因素的研究偏重于干砂,且预振时施加的剪应变幅多低于10-3;对于饱和土体,尤其是对经受过较大振幅振动后土体初始动剪模量的研究十分有限。本文利用安装弯曲元的动三轴仪,在等向固结条件下对不同相对密度的饱和粉土进行不排水循环三轴试验,同时监测试样的剪切波速,获得循环动力加载过程中土的初始动剪模量。为保证试验结果的可靠性,同时进行了共振柱试验,比较确定弯曲元接收信号的到达点;评估了不同孔压发展程度下试验暂停时间对测试结果的影响。结果表明:在一定次数大振幅循环荷载作用下观察到初始动剪模量有别于相同应力下固结后得到的模量值,出现附加衰减或增长,正是循环荷载作用下土微观结构变化的外部宏观表现。这种附加变化由土颗粒接触行为决定,受到试样初始条件和振动幅值等多种因素的影响,表现出不同的变化模式。     

无损检测方法推定混凝土早龄期静弹性模量试验研究

利用液压加载和超声波无损检测两种试验方法,对多种强度等级的混凝土材料早期弹性模量进行了相应的试验研究,对超声波无损检测混凝土早龄期弹性模量方法的正确性进行分析论证,并对试验结果进行回归分析,提出超声波无损检测方法推算混凝土静弹性模量公式.     

柱状节理岩体宏观等效弹性模量尺寸效应研究

以金沙江白鹤滩水电站工程为背景,结合相关的岩石力学试验方法,建立了柱状节理岩体三维离散元模型,对柱状节理岩体进行了三轴压缩试验数值模拟。数值试验研究了六棱柱形柱状节理岩体柱体直径变化、四棱柱形柱状节理岩体柱体边长、节理错距变化对其等效弹性模量的影响。为研究随机柱状节理岩体柱体尺寸对岩体等效弹性模量的影响,提出柱体大对角线长尺寸控制方案,并研究了柱体大对角线长变化对岩体等效弹性模量的影响。通过与现场试验的对比研究,结果表明：随机柱体尺寸控制方案可靠;柱体尺寸的变化对与柱体垂直方向的等效弹性模量影响较大,是主要影响因素;四棱柱形柱状节理岩体错距变化主要对与错距平行的岩体等效弹性模量产生影响,对其它两个方向的等效弹性模量的影响较弱,是次要影响因素。研究结果为工程实践中等效力学参数的确定提供了相关参考。     

沥青混合料铺装层现场模量探究-以钢桥面铺装为例

沥青混合料铺装层在荷载作用下的力学响应为铺装体系的设计提供必要的指导,在铺装层力学响应的计算中,各层模量是一个重要的输入参数。过往研究中,研究人员主要通过室内试验的方法确定铺装层混合料的模量值,但忽略了混合料的室内试验模量值与其现场模量值可能存在的偏差。针对以上问题,文章以一处钢桥面铺装工程为例,介绍一种确定沥青混合料铺装层现场模量主曲线的方法：基于不同加载工况下铺装层底部的应变实测数据,利用有限元模型对铺装层混合料的现场模量进行反算,拟合得到相应的混合料现场模量主曲线并验证其适用性。此外,将反算得到的混合料现场模量与其室内试验模量进行对比,分析两类模量之间的差异性。研究结果表明,反算得到的铺装层混合料的现场模量在不同加载工况下变化显著,其数值随加载温度的增加而减小,随加载频率的增加而增大,表现出黏弹性的特征;利用不同加载工况下的混合料现场模量值可以较好地拟合得到混合料的现场模量主曲线,且该模量主曲线经过验证后证明有效。对比铺装层混合料的单轴压缩试验模量与现场模量发现：混合料的室内模量值与现场模量值在不同加载工况下并不完全匹配,其现场模量值普遍要小于对应的室内压缩模量值;两类模量对应的模量主曲线之间也有较大偏差,在加载频率较高或较低时,主曲线间的偏差更为显著;可采用幂函数对两类混合料的室内模量进行修正,使修正后的室内模量能够反映铺装层混合料的现场模量特征。     

残积土工程特性的试验分析

通过具有较完整试验资料的 8个残积土平板载荷试验成果与室内试验、原位测试成果的对比分析 ,探讨采用理论公式、标贯击数换算等方法计算福建地区残积土的承载力特征值的实用性 ,分析实测变形模量与室内试验所得压缩模量的关系 ,并提出相关实用性建议。     

沥青路面反算模量与沥青混合料动态模量的关系

为获取沥青路面结构层沥青材料模量参数,合理评价沥青路面结构性能,开展沥青路面反算模量与同温度下室内沥青混合料动态模量的关系研究。采用落锤式弯沉仪（FWD）对4个不同结构的沥青路面试验路进行测试,并通过路面结构埋设的温度传感器同步采集温度,对试验结果进行沥青层模量反算;采用沥青混合料性能试验机（AMPT）对试验路沥青材料进行动态模量试验,根据时温等效原理获取FWD测试的同温度下的沥青混合料模量值,结合沥青路面结构层厚度计算沥青混合料动态模量的当量模量;对沥青层同一温度下的FWD反算模量与动态模量的当量模量进行分析比较,建立回归模型。结果表明,不同路面结构的FWD反算模量与室内动态模量的关系基本一致,其变化趋势不依赖于沥青层厚度的变化;沥青路面FWD的反算模量和室内AMPT的模量呈非线性关系,当模量较小时,FWD反算模量要低于室内模量,随着模量的增加,在10000MPa附近时,二者的模量值是接近的,模量值再继续增大时,FWD反算模量的增加较快,明显大于室内动态模量,室内动态模量的增长趋于平缓。     

循环应力历史对饱和软黏土小应变剪切模量的影响

饱和软黏土的小应变剪切模量Gmax是其基本力学参数。在进行饱和软黏土的有效应力动力分析时,往往认为小应变剪切模量Gmax只随着有效应力的降低而衰减,而不受动荷载应力历史的影响,因此基本采用静力状态下得到的小应变剪切模量代替相同有效应力时动力状态下的小应变剪切模量。但是,对于饱和软黏土,目前并没有足够多的试验数据证明这一假设。基于这一考虑,通过GDS动三轴及弯曲元测试系统,研究了循环应力历史对饱和软黏土小应变剪切模量的影响,试验结果表明循环应力历史对Gmax的影响较大,采用静力状态下得到的Gmax代替动力状态下的Gmax并不可取。同时,发现可以使用小应变剪切模量的突变来表征饱和软黏土的结构破坏。