RCC试件劈裂抗拉强度尺寸效应的数值模拟

碾压混凝土(RCC)试件与混凝土试件一样也存在着尺寸效应.笔者采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟碾压混凝土试件劈裂抗拉的细观损伤断裂,并重点对劈裂抗拉强度尺寸效应进行了研究.     

混凝土桥梁结构非线性地震损伤演化

采用基于断裂能的损伤变量表达式,以单位体积材料当前耗能与断裂能的比值定义损伤变量,考虑了混凝土的拉压异性效应。引入了地震损伤的整体演化指标,通过有限元方法利用材料塑性损伤模型模拟桥梁结构在地震激励下的非线性损伤演化过程。数值计算过程中考虑了混凝土后继屈服的随动强化效应,采用损伤型本构关系及相应的Drucker-Prager型屈服函数,并通过算例验证了混凝土结构的非线性地震损伤特性。     

碾压混凝土劈裂抗拉强度及其尺寸效应的细观数值研究

为了从细观结构上研究碾压混凝土的劈裂抗拉强度及其尺寸效应,采用随机骨料模型,在细观层次上将碾压混凝土看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆体、粗骨料颗粒、二者间的黏结带和砂浆层面构成的三相非均质复合材料;利用有限元方法数值模拟研究碾压混凝土的细观损伤断裂和劈裂抗拉,对其劈裂抗拉强度及其尺寸效应进行了研究。结果表明:黏结带和层面是碾压混凝土劈裂抗拉破坏的薄弱环节;碾压混凝土试件的劈裂抗拉强度存在明显的尺寸效应,和一般的试验规律基本吻合;随机生成骨料结构的方法,可以有效地研究碾压混凝土的细观损伤断裂。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

考虑结构损伤的CFST拱桥极限承载力分析

为研究大跨度钢管混凝土拱桥在结构受到损伤情况下的极限承载力,以某特大桥为例,假定该桥在营运阶段主拱圈拱脚根部截面受到损伤,借助通用有限元程序ANSYS建立相应的空间有限元模型,研究过程中引入考虑套箍效应的钢管内混凝土本构关系,对该类桥型的拱脚关键部位损伤前后,在3种不同工况下极限承载力进行了对比分析,得出了相应的极限荷载系数、破坏模式以及荷载-位移曲线之间的关系。结果表明：在该类结构极限承载力分析过程中,非线性效应十分明显;关键部位的轻微损伤对该类结构的极限承载力有较为明显的影响,但不影响结构破坏的模式;在结构的极限承载力分析中,必须考虑几何与材料的双重非线性特性的影响。     

短纤维增强混凝土破坏过程及其尺寸效应数值模拟

基于细观力学理论建立纤维混凝土细观结构模型,并利用数值模拟技术分析了纤维混凝土单轴受压破坏过程及其尺寸效应。首先将纤维混凝土视为由粗集料、硬化纤维水泥砂浆及两者之间的界面过渡区组成的三相复合材料,然后建立了纤维砂浆延性损伤力学模型和内聚力界面模型。计算结果表明,标准试件的计算结果与实测结果差异较小;纤维混凝土抗压强度随试件尺寸增大而逐渐减小,且变化幅度逐渐降低,峰值后应力应变曲线的下降速率随着试件尺寸增大而加快;尺寸效应是由试件内部断裂裂纹的萌生、扩展和损伤带演化形成过程中应变能的耗散所引起。     

公路隧道衬砌混凝土火灾高温下的物理力学损伤规律

围绕公路隧道衬砌混凝土火灾高温下的物理力学损伤特征,通过大量的公路隧道衬砌混凝土试件烧蚀试验,及试件烧蚀后的探伤试验（超声波法、回弹法）、强度试验和刚度试验,系统研究国内公路隧道C20～C35常用混凝土标号区间的混凝土材料火灾损伤,给出各种工况下的损伤规律与表现特征。对公路隧道衬砌结构温度损伤形式进行划分,对混凝土材料的火灾后力学性能进行归纳分析,建立衬砌混凝土外观和力学指标与火灾温度的定性、定量关系,总结提出衬砌混凝土损伤等级,为定量与定性评价公路隧道衬砌混凝土损伤状况提供试验依据。     

高温冲击对结冰混凝土道面的损伤特点

冬季表层结冰的混凝土道面必须进行快速除冰才能及时恢复交通,高温快速除冰是最为快捷有效的方式,但是,高温冲击很容易导致对结冰混凝土的损伤。为掌握高温冲击对混凝土道面的损伤规律,基于弹性理论构建了混凝土热冲击弹簧损伤模型,利用Matlab计算了不同冲击次数的应力效应。在试验室条件下对饱水后冻结混凝土试件进行1min高温热冲击试验,不同试件分别进行了5、25、40和50次的反复饱水-热冲击试验,获取了不同热冲击次数下的试件表面状态、试件强度和质量损失等参数。试验结果表明:冲击5次后,混凝土试件的表面因严重灼烧而颜色变深,且质量损失显著;但经过25次以上热冲击后,其表面颜色具有变浅的趋势,且其质量损失区域稳定;混凝土试件在遭受热冲击25次之前,随着热冲击次数增加,其强度衰减显著;此后,再增加冲击次数,混凝土强度的衰减逐渐趋缓。     

考虑裂缝开合效应的在役混凝土悬臂梁桥开裂影响研究

以某大跨度混凝土悬臂梁桥梁体开裂为背景,通过删除单元模拟混凝土裂缝,在开裂截面两侧节点间引入以非线性单元模拟裂缝开合效应的方法,建立了考虑混凝土开裂的三维实体有限元模型,讨论了不同开裂位置、裂缝形态对结构力学性能退化的影响,并与部分试验结果做了对比.结果表明:主梁静力刚度的降低主要由梁底横向开裂引起,考虑裂缝闭合效应能提高结构静力刚度50％,当混凝土开裂程度较轻时,现有仪器精度难以通过动力特性来识别结构损伤.     

高速铁路隧道结构动力累积损伤模型试验研究

为探讨高速铁路隧道衬砌结构在列车振动荷载长期作用下的动力累积损伤特征,阐述混凝土结构动力相似材料模型试验原理,以武广高速铁路金沙洲隧道为原型,利用微粒混凝土作为相似材料,构建隧道与围岩动力相互作用全断面试验模型,施加高速列车振动荷载对相似材料模型进行动力累积损伤试验;试验过程中同步测试隧道衬砌结构各特征点动应变、超声波速度以及隧道底部围岩接触应力的时程响应数据,分析隧道衬砌结构动力响应特征与累积损伤规律。得出了在设计使用寿命期内,高速列车振动荷载长期作用下,隧道衬砌结构动力累积损伤效应不明显,而隧道底部围岩累积损伤破坏则应引起足够重视等研究结论。     

水泥乳化沥青混凝土浆体—集料界面区结构形成机理

针对水泥乳化沥青混凝土浆体-集料界面区结构与水泥混凝土和沥青混凝土的不同,对其进行研究,提出界面区结构形成机理,并归纳为边壁效应、颗粒干扰效应、乳化沥青破乳造水效应、微区泌水效应、沥青迁移效应和浆体与集料的非全粘合效应等6个方面.     

粘贴双L形钢板加固PC简支T梁的抗剪性能

为了研究粘贴竖向双L形板加固预应力混凝土T梁抗剪性能,开展了室内模型试验,获取了加固梁和未加固梁的荷载挠度曲线,观察了梁体的损伤发展过程,测试了箍筋和钢板的应变发展规律.基于混凝土塑性损伤模型,考虑钢筋和钢板材料非线性效应,分别建立了未加固和加固梁的非线性数值模型.对比分析了试验结果和数值有限元分析结果,验证了数值模型...     

混凝土桥梁火灾损伤数值分析方法研究

以混凝土桥梁为研究对象,进行火灾作用下的混凝土结构损伤数值分析。首先,根据桥梁火灾特点,制定火灾热释放速率分析方法,并对桥梁火灾发展过程进行分析,建立了桥梁火灾模型。然后,采用FDS进行桥梁火灾数值模拟得到火灾温度场,并以此为基础进行了桥梁结构温度分析。最后,根据不同温度下的混凝土外观损伤特点,进行了桥梁外观损伤分析。同时,根据温度沿混凝土板厚的变化规律,建立了受火桥梁损伤深度计算方法。通过上述研究,形成了适用于混凝土桥梁火灾损伤的数值分析方法,可用于桥梁火灾损伤评估,有助于提升桥梁养护质量。     

混凝土徐变和温度时变效应耦合作用研究

徐变和温度都具有时变效应,两者同时作用互相影响,具有一定的耦合效应,研究两者的耦合作用对混凝土结构理论和实际应用都有重要意义。本文对混凝土徐变和温度时变效应耦合作用进行了初步探索,通过分析温度对徐变影响机理和混凝土结构应力作用过程,结合徐变对混凝土温度作用的影响参数,提出计算混凝土构件徐变和温度效应耦合作用的建议公式。     

钢管约束下轻集料混凝土的紧箍效应及强度准则

通过钢管约束下核心轻集料混凝土的紧箍效应试验,得到核心混凝土在轴压作用下应力~变形关系曲线及试件破坏形态,重点对轻集料混凝土的紧箍效应及强度准则进行分析研究。试验和计算结果表明,在钢管的约束作用下,轻集料混凝土的延性和强度显著提高,但紧箍效应比普通混凝土小。根据试验结果建立了三向受压轻集料混凝土的强度准则。     

基于劈拉强度的纤维混凝土损伤特性

文章用劈拉强度损失定义损伤变量,研究了不同龄期的素混凝土和钢纤维混凝土在经受单向轴压加载历史后的损伤演化规律。实验表明:用劈拉强度损失定义的损伤变量较好的反映了纤维混凝土在经受单向轴压加载历史后损伤演化的规律;在高应力水平下,较长龄期纤维混凝土损伤比相同种类的低龄期纤维混凝土损伤严重,钢纤维混凝土抵抗损伤能力显著优于同龄期的素混凝土。     

钢-混凝土组合桥面系收缩徐变效应研究

总结分析了混凝土和钢混组合梁的收缩徐变的计算理论,探讨了钢-混凝土组合桥面系收缩徐变的有限元分析方法,应用这些理论对某双层钢桁桥的钢-混凝土组合桥面系进行了收缩徐变效应分析,比较了双层混凝土板的收缩徐变效应.     

考虑冻融损伤效应的水泥混凝土路面设计方法

为了在水泥混凝土路面设计方法中合理考虑冻融损伤对路面使用寿命的影响,基于疲劳损耗等效原理,提出通过引入冻融损伤系数kd来考虑冻融损伤对路面使用寿命影响的方法,分析了抗冻等级、年平均交通增长率、区划参数以及最大温度梯度标准值、材料参数和面层厚度等因素对kd的影响。结果表明:除抗冻等级外,其他因素对kd的影响不大;当冻融介质为水溶液时,kd值在0.8左右变动;当冻融介质为盐溶液时,kd值在0.7左右变动。研究成果为在水泥混凝土路面设计中考虑冻融损伤效应提供了一种方法。     

大跨钢管混凝土拱桥地震行波效应分析

运用ANSYS对一座现有钢管混凝土拱桥进行地震反应分析,着重考虑该桥的地震行波效应.考虑行波效应后拱脚横向弯矩较不考虑行波效应大40.6%.大跨度钢管混凝土拱桥在抗震设计时应考虑行波效应.     

基于弹塑性损伤本构的混凝土裂缝扩展分析

该文提供了一种能有效模拟混凝土裂缝扩展的方法,即利用有限元程序中的材料弹塑性损伤本构关系,分别考察了无初始裂缝和有初始裂缝缺陷的钢筋混凝土梁裂缝扩展的过程,从损伤开始到裂缝扩展再到破坏的整个过程中,可以明确地捕捉到混凝土裂纹的产生和扩展演变过程,得到混凝土损伤特性图和损伤状态下的混凝土与钢筋的应力变化。结果表明:钢筋与混凝土共同作用时,能均匀分布混凝土塑性损伤影响区,均匀出现多条损伤裂缝,裂缝扩展形式与实际相符,这种模拟混凝土开裂的方法能够容易得到各荷载阶段的塑性损伤破坏单元;利用塑性损伤模型对构件预制和运输过程中出现的开裂缺陷情况进行模拟,了解到初始裂缝对承载能力有一定影响,应做好构件使用前的开裂检查工作。