处于双轴拉压的普通混凝土力学性能试验研究

实际工程中的混凝土结构大多处于复杂应力状态,本文利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了0(单压)、-0.05、-0.1、-0.15、-0.2、-0.25、∞(单拉)七种比例加载路径的双轴拉压试验,测得了混凝土的抗压强度和抗拉强度,及两个加载方向的应变,并根据试验结果,系统地探讨了混凝土在不同拉压比下的双轴拉压强度和变形特性,发现拉压比对普通混凝土强度和变形性能有明显的影响。建立了考虑拉压比的普通混凝土双轴拉压的破坏准则,与试验值符合较好。经分析得出结论:实际工程中处于双轴拉压应力状态混凝土结构的承载能力低于单轴应力状态的混凝土结构。本文的试验数据及理论分析,丰富了混凝土的多轴强度理论。     

双轴拉压混凝土在冻融循环后的力学性能及破坏准则

北方寒冷地区的大多数混凝土结构物和水坝等处于复杂应力状态,冻融循环对混凝土的力学性能产生不利影响。利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室的大型混凝土静、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0,-0.05,-0.15,-0.25共4种比例加载路径的双轴拉压试验,测得了混凝土的抗压强度和抗拉强度,及2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,混凝土在不同拉压比下的双轴拉压强度和变形特性,发现随冻融循环次数的增加,混凝土的抗压强度、抗拉强度明显降低,拉压比对冻融循环后混凝土强度和变形性能有明显的影响。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冻融循环后混凝土双轴拉压的破坏准则,与试验值符合较好。经分析得出结论,实际工程中,处于双轴拉压应力状态的混凝土结构的抗冻融循环能力低于单轴应力状态的混凝土结构,因此,设计时要引起足够的重视。     

冻融循环后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压强度试验和破坏准则研究

进行海水中不同冻融循环次数后轻骨料混凝土双轴拉(劈拉)压状态下的强度试验,考察试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征。根据试验结果分析双轴拉压状态下的极限抗压、劈拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。并在此基础上,建立不同冻融循环次数后主应力空间的破坏准则和考虑冻融循环影响的八面体应力空间的统一破坏准则,为寒冷海洋环境条件下轻骨料混凝土结构在经受拉压组合荷载作用时的强度分析提供试验和理论依据。     

混凝土双轴拉-压试验研究与破坏准则分析

为探究定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压力学性能,考虑6种不同侧向应力比,应用真三轴仪对普通混凝土进行双轴拉-压力学性能试验研究,得到不同侧向压力作用下,混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过提取应力-应变曲线的峰值应力,分析不同侧向压应力下混凝土的破坏形态和主拉应力变化趋势,研究结果表明:混凝土双轴拉-压下的破坏形态均为劈拉断破坏形态,与侧向压应力的大小无关;随着侧向压应力的提高混凝土的主拉应力逐步降低,其破坏趋势与等比例加载方式相同。应用Kupfer双轴拉-压破坏准则方程验证试验数据,Kupfer破坏准则相对保守,同时基于Kupfer破坏准则提出定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压破坏准则方程并通过相关试验数据进行验证。     

拉-压应力混凝土梁试验程序分析研究

对拉—压预应力混凝土梁模型梁进行了试验研究,测出了梁受荷载后的挠度;以截面内力平衡方程和截面曲率协调关系,对拉-压预应力混凝土梁进行加载的全过程非线性分析,编制P-f的计算程序,电算结果与试验结果吻合较好;应用ANSYS程序对梁的整体进行数值分析。结果说明,拉-压预应力混凝土梁的弹性性能比较优越;预压钢管端部混凝土出现应力集中;预压钢管的预压控制应力取值在0.5倍的钢管强度标准值左右时,能很好地发挥结构性能的优势。     

定侧压混凝土双轴等幅拉压疲劳性能试验研究

针对预应力混凝土桥梁在使用荷载下出现的双轴拉-压疲劳状态,通过自行改造的MTS试验机对定侧压下混凝土等幅拉-压疲劳性能进行了试验研究。在对试验结果进行分析的基础上,综合单轴拉-压疲劳的结论给出了该种疲劳状态下混凝土的S-N关系和双轴疲劳强度包络线。根据试验过程中实测的应力-应变数据分析了混凝土的变形性能,提出了疲劳总应变、第二阶段应变率及疲劳变形模量与疲劳寿命之间的关系式。研究结果表明:定侧压作用下混凝土拉-压疲劳破坏形态与侧压水平无关;侧压降低了混凝土拉-压疲劳强度,侧压水平越高其降低得越明显。     

凝土轴心拉-压疲劳性能研究

本文针对预应力混凝土桥梁工程中遇到的拉-压疲劳状态,进行了76个混凝土试件在等幅重复荷载作用下的轴拉、拉-压疲劳试验。在试验基础上,分析了混凝土抗拉、拉-压疲劳强度、刚度、变形的变化规律,给出了相应的S-N方程及古德曼图,并将本文试验结果同其它文献结果及有关规范作了比较。结果表明,混凝土轴心拉-压疲劳强度比轴拉疲劳强度显著降低。根据试验结果,建立了纵向总应变、弹性模量的经验公式,及其第二阶段总应变增长率、弹性模量衰减率分别与疲劳寿命的关系式。本文的研究结果,为预应力混凝土桥梁的设计、分析提供了依据。     

预应力混凝土弯曲拉-压疲劳性能试验研究

针对高速铁路上预应力混凝土声屏障结构中遇到的弯曲拉-压疲劳状态,进行4片预应力混凝土悬臂板的6个等幅反复荷载作用下的弯曲拉-压疲劳试验。在试验的基础上,给出相应的S-N方程,并将试验结果同其他文献结果进行比较,分析了混凝土的弯曲抗拉疲劳强度、预应力钢筋的有效预应力在反复荷载作用下的损失率。结果表明:混凝土弯曲拉-压疲劳性能优于其轴心拉-压疲劳性能;疲劳荷载作用而产生的有效预应力损失率在3%~6%。研究结果可为预应力混凝土结构的疲劳抗裂设计、分析提供依据。     

拉-压预应力混凝土结构

提出拉-压预应力混凝土结构定义;根据预压控制应力不大于比例极限,在设计荷载作用下预压钢管应力取值等于强度设计值的原则,确立了预压元件控制应力;根据有关约束条件,推导了预拉应力筋Ap、预压应力筋AT、拉区非预应力筋AS和压区非预应力筋A'S的匹配关系.     

岩石拉压特征的相似性

通过近年来岩石力学的试验结果，其中包括单轴拉应力和压应力作用下不同岩石的完全应力－应变曲线、受拉强度和受压强度的载荷速度效应以及蠕变寿命随蠕变应力水平的变化等，研究了岩石在拉应力和压应力作用下上述力学特征的相似性和规律性。     

偏心受拉钢筋混凝土构件截面强度分析研究

根据平截面假定和《混凝土结构设计规范》(GBJ10 89)所规定的基本原则 ,考虑不同的受力情况 ,分别对钢筋混凝土偏心受拉构件正截面强度进行了分析。对按规范公式计算的结果与根据平截面假定计算的结果进行了比较 ,同时还分析了受拉区配筋率和受压区配筋率对钢筋混凝土偏心受拉构件正截面破坏形式和弯矩 -纵向拉力相关曲线的影响。结果表明 :增加受压区配筋率和受拉区配筋率均可增大m -n相关曲线所包围的面积 ,提高钢筋混凝土偏心受拉构件的承载能力。根据受压区配筋率、受拉区配筋率和纵向拉力位置的不同 ,钢筋混凝土偏心受拉构件的破坏形式也不同。对于小偏心和大偏心的适筋破坏形式 ,规范公式精度较好 ,但对超筋破坏形式 ,规范公式误差较大 ,且偏于不安全。     

钢筋混凝土偏心受压和偏心受拉构件的抗剪强度

本文讨论了钢筋混凝土构件在轴向力、弯矩和剪力共同作用下的抗剪强度。对171根构件试验结果的分析表明,用我国《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10-74)中受弯构件的抗剪强度计算公式来计算偏压和偏拉构件的抗剪强度是不合适的,对于偏压构件偏于保守,而对于偏拉构件则偏于不安全。在分析试验资料的基础上,本文提出了一个考虑轴向压力和拉力影响的抗剪强度实用计算方法。计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋混凝土构件抗裂度和最大裂缝宽度的试验和计算方法

本文介绍了钢筋混凝土构件受弯、偏心受压及偏心受拉的试验情况和试验资料,讨论了钢筋混凝土构件抗裂度计算公式及考虑受拉区塑性的参数γ,建议了计算γ值和计算钢筋混凝土受弯、偏心受压、偏心受拉及轴心受拉构件的最大裂缝宽度的经验公式,并用大连工学院及其他单位的研究试验资料对上述建议公式进行了验证。     

2个移动荷载下深梁设计的压杆-拉杆模型

为使深梁的设计建立于合理的理论基础之上,采用压杆-拉杆模型的设计方法对2个间距一定的移动荷载下的钢筋混凝土深梁进行设计。建立了2个移动荷载下深梁拓扑结构变化的压杆-拉杆模型,给出了拉杆拉力、压杆压应力的计算公式,并用一个实例验证了该方法的合理性。结果表明:当荷载移动到深梁接近跨中的某一位置时,拉杆承受的拉力最大,应以此确定需要的纵向受拉钢筋面积;当荷载移动到深梁接近于支座时,混凝土压杆的压应力最大,应通过压应力得出深梁的截面尺寸及混凝土的抗压强度。     

混凝土多轴等幅疲劳性能研究

利用大型多轴疲劳试验机,进行了双轴拉-压、三轴拉-压-压等幅循环荷载作用下混凝土的疲劳性能研究.分析了不同侧压比、不同应力水平下混凝土的多轴等幅疲劳破坏形态、疲劳强度以及残余应变的变化规律,得到了应力水平-疲劳寿命(S-N)曲线及其表达式.结果表明:在等幅疲劳荷载下,混凝土多轴疲劳破坏形态与侧压比无关;残余应变呈三阶段发展规律,受侧压比影响较大,几乎与应力水平无关.定义相对残余应变为损伤变量,建立了损伤演变方程,为混凝土多轴等幅疲劳试验研究及疲劳损伤评价提供参考.     

湿筛二级配大坝混凝土双轴应力下的强度特性

采用大连理工大学自行研制的电液伺服三轴试验系统,结合溪洛渡大坝实际工程,对大坝湿筛二级配混凝土进行了单轴拉、单轴压、双轴拉压、双轴压压及双轴拉拉应力状态下的强度特性试验研究.在进行双轴拉压试验时,提出了一种新的加载方式,即双钢板-塑料毛刷组合连接方式.试验结果表明:该加载方式能使试件端部拉应力传递更加均匀,有效消除了拉端粘贴钢板对试件受压变形的约束作用,提高了试验精度,同时能大大提高试验效率;根据试验结果建立的双轴应力状态下的主应力空间破坏准则可以为大体积水工混凝土结构设计及非线性分析提供参考.     

用于ABAQUS梁单元的混凝土单轴本构模型

为准确模拟钢筋混凝土梁柱构件的滞回性能,对《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）附录C混凝土本构模型进行了补充修正。采用原点指向模型与拉区应力 应变曲线随受压残余应变点迁移法,补充完善了混凝土受拉加卸载、拉压受力状态转换的滞回规则;采用基于体积配箍率建立的约束指标λ_t分析了钢筋混凝土梁柱构件中箍筋对混凝土的约束作用;对《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）混凝土本构模型中的附加应变算法进行了修正,使得受压混凝土卸载/再加载变形模量能够反映循环加载下混凝土的受压损伤不可恢复特性。利用ABAQUS用户子程序接口UMAT,VUMAT进行二次开发,编写了适用于显、隐式动力分析的梁单元混凝土本构模型子程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了模拟分析。结果表明:模型的数值模拟结果与拟静力试验结果吻合良好;构建的混凝土本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的非线性性能分析。     

后压法双预应力混凝土梁施工工艺研究

双预应力混凝土结构又称为拉-压双作用预应力混凝土结构,是由预拉应力和预压应力混凝土结构组合而成的一种新型结构.由于工作性能上的优越性,目前越来越多应用于实际工程中.相对于普通预应力混凝土梁,双预应力混凝土梁的施工过程比较复杂,一些施工工艺尚在研究改进中.通过后压法双预应力混凝土试验梁的制作过程,对其施工工艺及注意事项进行研究.     

压型钢板组合梁在负弯矩作用下的抗弯承载力分析

连续组合梁在内支座处的负弯矩区段会出现混凝土板受拉、钢梁受压的不利局面。为了解组合梁在负弯矩作用下的受力性能 ,并为有关连续组合梁的进一步研究提供依据 ,对压型钢板组合梁在负弯矩作用下的抗弯性能进行了试验研究。结果表明 ,按照简化塑性方法计算压型钢板组合梁截面在负弯矩作用下的抗弯承载力与试验结果吻合很好 ;在其他参数不变的情况下 ,纵向钢筋配筋量对梁的延性、滑移及裂缝等都有较大的影响 ;此外 ,压型钢板对组合梁抗弯承载力的提高作用有限 ,设计时可以忽略不计。