喷射混凝土早龄期徐变的试验研究及预测

为了掌握隧道初期支护喷射混凝土的早龄期徐变性能,以地铁和公路隧道最为常用的两种配合比的喷射混凝土为研究对象,模拟施工环境,对喷射混凝土的早龄期徐变性能进行试验研究,完成了不同龄期试件的强度、收缩和受压应变测试,分析了早龄期喷射混凝土徐变特点。将试验值与B3模型和GL2000模型预测值进行比较后,分析了造成试验值与模型预测值之间存在较大偏差的主要原因,有针对性的对GL2000模型的关键项进行了修正,提出了适合于早龄期喷射混凝土徐变度的预测模型。     

基于水化程度的早龄期混凝土拉伸徐变模型研究

研究了早龄期混凝土的拉伸徐变特性,首先对基于水化程度的开尔文模型进行改进,并建立拉伸徐变的增量计算方法;然后采用门式加载设备对早龄期混凝土的直接拉伸强度、拉伸弹性模量以及拉伸徐变进行试验研究,通过热重分析得到水泥浆体的水化程度;最后利用1 d 龄期的徐变试验结果确定改进模型的计算参数,并对其他龄期拉伸应变进行验算。研究结果表明,早龄阶段混凝土的水化程度发展较快,拉伸徐变对早龄混凝土的加载龄期非常敏感,加载龄期越早,混凝土的徐变度越大;基于水化程度包含3 个开尔文单元的徐变模型可以较好地描述早龄期混凝土拉伸徐变特征。     

早龄期水泥混凝土拉伸徐变实测与模型

该研究研发了混凝土早龄期拉伸徐变测量装置,并能够测量直接拉伸强度和拉伸弹性模量。对测得的拉伸徐变进行模拟,采用现存模型对数据进行验证,认为现存模型不能够精确预测混凝土早龄期拉伸徐变。根据实测拉伸徐变数据对现存模型进行修正,建立了更能代表实际工程情况、用于混凝土结构物应力计算的拉伸徐变模型,提供了可用于结构物应力计算的松弛模量。     

基于微预应力-固结理论的早龄期混凝土高温拉伸徐变试验与模拟

研究了早龄期混凝土高温拉伸徐变特性,建立起能够考虑混凝土内部水化热和外界环境温度影响,并且适用于早龄期混凝土拉伸徐变的数值计算方法。采用自行设计的门式徐变加载设备和环境箱控制系统,进行了室温（23℃）和高温（43℃）环境下的混凝土拉伸徐变试验,加载龄期分别为1 d、7 d和28 d。利用徐变试验结果确定模型的计算参数,进而模拟、验证温度因素对于混凝土拉伸徐变的影响。研究结果表明,早龄期混凝土的拉伸徐变对混凝土的加载龄期和温度变化非常敏感,基于微预应力-固结理论建立起考虑温度效应和早龄期特征的数值模型,可以较好地描述不同温度历史下的早龄期混凝土拉伸徐变特征。模型采用应力-应变增量关系进行数值计算,能够为通用有限元软件徐变分析的二次开发提供基础。     

高强钢管高强混凝土徐变特性试验研究

高强钢管高强混凝土的应用越来越广泛,但目前对于其徐变特性的试验研究较少。该文对15根不同含钢率的高强钢管高强混凝土轴压短柱进行了365 d的收缩和徐变测试,并将试验结果与常用的徐变预测模型MC90、ACI209和MC2010等进行了对比。试验结果表明:高强钢管高强混凝土的徐变系数远小于素混凝土,当加载365 d后,素混凝土的徐变系数是高强钢管高强混凝土的2倍以上;含钢率对钢管混凝土试件的徐变有一定影响,徐变系数随着含钢率的增大而减小。在对比的3种常用徐变预测模型中,MC2010模型的徐变预测结果与试验结果吻合最好,可推荐用于高强钢管高强混凝土的收缩和徐变效应计算。此外,还将高强钢管高强混凝土与普通钢管混凝土的徐变试验结果进行了对比,结果表明,钢管混凝土的徐变随着核心混凝抗压强度的增加而减小。研究成果可为高强钢管高强混凝土轴心受压构件在正常使用阶段的徐变预测及徐变变形控制提供依据。     

同时确定钢纤维高强混凝土的断裂韧度及拉伸强度

考虑钢纤维高强混凝土试件细观非均质性对宏观断裂的影响机制,将钢纤维掺量、长度、直径及钢纤维抗拉强度等细观层面的钢纤维特征参数,引入钢纤维高强混凝土宏观断裂模型的虚拟裂缝扩展量的具体计算公式,从而发展了考虑钢纤维特性的可同时确定钢纤维高强混凝土的断裂韧度与拉伸强度的模型及方法。采用变化参数为钢纤维掺量和混凝土水灰比的三点弯曲试件,基于所提模型,同时确定了钢纤维高强混凝土的断裂韧度与拉伸强度,确定值与试验拉伸强度值以及尺寸效应模型计算的断裂韧度吻合良好。基于测试数据离散性为钢纤维高强混凝土固有属性的事实,采用确定的断裂韧度及拉伸强度,建立起钢纤维高强混凝土塑性——准脆性——线弹性不同结构断裂模式的±20%全曲线,其可涵盖实验室条件下的所有试验数据。该文所提模型及方法适用于钢纤维高强混凝土及高强混凝土,可为钢纤维高强混凝土等复合材料真实断裂韧度与拉伸强度的确定,及个性化结构断裂破坏的预测等关键科技问题提供依据。     

环氧树脂-混凝土的早龄期压缩性能

环氧树脂-混凝土是混合环氧树脂、固化剂和骨料后养护成型的一种新型聚合物混凝土,早期强度增长快是其优异性能之一。本文通过对不同养护龄期的环氧树脂-混凝土进行单轴压缩试验,研究其早龄期压缩性能。试验结果表明,在养护龄期的最初24 h内环氧树脂-混凝土压缩强度迅速增大,养护24 h的压缩强度达50.3 MPa。基于环氧树脂-混凝土的强度增长机制和养护72 h后压缩强度趋于稳定的现象,建立了一种基于环氧树脂n级固化反应的环氧树脂-混凝土早龄期压缩强度预测模型,该模型比普通水泥混凝土经典的CEB-FIP、ACI 209强度预测模型具有更好的预测效果。基于压缩强度预测和实验结果,建立了考虑龄期的环氧树脂-混凝土单轴压缩本构模型,该模型能较好地预测环氧树脂-混凝土早龄期压缩应力-应变关系。      

基于ANN的HVFAC拉伸性能预测评价

基于人工神经网络(ANN)预测混凝土拉伸性能,对研究混凝土开裂机制具有重要意义。基于团队实验数据获得不同粉煤灰掺量、骨胶比、水胶比和养护龄期下大掺量粉煤灰混凝土(HVFAC)的抗压强度、极限拉伸应变、抗拉强度和拉伸弹性模量数据,用均方根误差(RMSE)最小原则建立一种预测HVFAC拉伸性能的ANN模型,并用公开发表的文献数据对该预测模型可靠性进行分析评估。结果表明：模型预测结果与实验结果的相关系数均大于0.94,文献中的实验值与模型预测值的误差均在±20%以内,说明所建立的模型有较高的预测精度。基于ANN影响权重分析发现：骨胶比对HVFAC的抗压强度、极限拉伸应变和拉伸弹性模量的影响最大;对于HVFAC的拉伸性能,在早龄期时水胶比的影响程度较大,但随着龄期的延长,粉煤灰掺量的影响程度逐渐上升并超过水胶比。     

核心混凝土缺陷对钢管混凝土构件徐变影响规律及预测模型研究

为了合理地预测含有缺陷的钢管混凝土构件徐变变化规律,进行了四种缺陷工况下钢管混凝土徐变试验,分析了国内外不同徐变预测模型对钢管混凝土缺陷构件的适用性.研究结果表明:受压过程中,空洞缺陷周围混凝土微裂缝不断产生与扩张,造成混凝土错位滑移,增大了钢管混凝土的附加变形;脱粘缺陷阻碍了钢管与核心混凝土之间的应力重分布作用,削弱了钢管与混凝土的相互作用效果,增大了核心混凝土的徐变变形;无缺陷及空洞缺陷时,ACI209模型计算所得理论值与钢管混凝土徐变实测值最为接近;脱粘缺陷时,B3模型计算所得理论值与钢管混凝土徐变实测值最为接近;针对不同的缺陷类型,提出了修正模型,大大提高了钢管混凝土缺陷构件的徐变预测精度.     

不同标准中徐变模式对钢管混凝土拱桥静力性能的影响

为探究钢管混凝土结构中核心混凝土徐变对结构静力性能的影响,对比分析了目前认可度较高的4种徐变预测模型,由各模型徐变系数的发展情况表明ACI 209R-92和JTG 3362-2018模型更吻合实际情况,并以某中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,探究了这两种模型对其静力计算结果的影响,结果表明：徐变作用对拱脚及主拱肋与主梁连接处的内力影响较大,在设计过程中应加强对此部分复杂受力状态分析;对主拱肋拱顶截面及拱顶位置吊杆的变形影响较大,在对钢管混凝土拱桥进行预拱度计算时应考虑徐变的影响。     

自密实混凝土拉压徐变比较试验研究

对32根梁式自密实混凝土试件进行三点弯曲持续加载,对测得梁体受拉区和受压区应变数据进行累加,得到自密实混凝土受拉徐变的发展特征曲线,并得到自密实混凝土梁拉压徐变比;研究了自密实混凝土养护龄期、水胶比和粉煤灰掺量对拉压徐变度比值的影响。通过试验结果的分析得到:无论是开放状态还是密封状态下,自密实混凝土拉伸徐变都略小于压缩徐变,除拉压基本徐变比随粉煤灰掺量的增大略微增加外,拉伸徐变与压缩徐变的比值随着养护龄期、水胶比和粉煤灰掺量的增大而减小;最后拟合得到拉压徐变比值的计算式,为工程应用提供一定的参考。     

基于徐变损伤理论的早龄期大体积混凝土化学-热-力多场耦合模型研究

受水化放热的影响,大体积混凝土在早龄期阶段涉及多个物理场作用,极易发生损伤、开裂等不利行为,会对结构服役期内的耐久性和安全性产生严重的影响。针对此问题,该文基于经典损伤理论框架,发展了一类适用于早龄期大体积混凝土的化学-热-力多场耦合模型,综合地反映了早龄期混凝土的开裂、徐变、温度变形、自收缩变形和龄期效应。通过将水化反应方程与热传导方程联立建立了化学-热场耦合作用模型。进而,基于弹塑性损伤理论框架搭建本构关系,引入考虑损伤影响的微观应力-固化理论以刻画混凝土的线性徐变和非线性徐变,根据温度和水化度的变化求解热膨胀变形和自收缩变形,并考虑了随龄期变化的混凝土力学性能的影响。结合相应的显式求解算法,将上述多场耦合模型应用于Maridal涵洞早龄期力学行为的模拟分析,并探究了混凝土徐变变形的影响。计算结果表明：该文模型可以实现对早龄期大体积混凝土开裂过程的准确模拟,对早龄期混凝土受力性能和开裂行为的研究具有一定的参考意义。     

钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型及其徐变性能分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土轴心受压构件长期受力性能的影响,考虑构件截面内力重分布,建立了钢管混凝土轴心受压构件截面应力和应变以徐变系数为参数的随混凝土龄期变化关系的理论模型,结合已有试验数据和国内外常用12种混凝土徐变预测模型对该模型进行验证,并找到了适用于钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型--Huo模型;在此基础上,计算并分析了钢管混凝土轴心受压构件混凝土龄期为10000 d的截面应力和应变;通过对混凝土强度等级、环境年平均相对湿度、初始加载龄期、含钢率、构件长度、截面应力水平等因素的不同取值,分析了各因素对钢管混凝土轴心受压构件徐变性能的影响程度及规律。结果表明:当钢管混凝土轴心受压构件的轴力不大于其极限承载力的60%时,随着加载龄期的增长,钢管截面应力逐渐增大,最大变化量达61.4%,而混凝土截面应力逐渐减小,最大变化量达26.2%;加载初期构件应变增长迅速,1000 d以后应变增长速度减慢,构件最终应变是初始应变的1.61倍;在轴压比相同的条件下,钢管混凝土轴心受压构件的徐变应变终值随着混凝土强度等级的提高而逐渐增大,随着含钢率的增大显著减小,随着初始加载龄期、环境年平均相对湿度、构件长度的增大而逐渐减小,轴压比不大于0.6时,其徐变应变终值随轴压比增长。研究成果可为钢管混凝土轴心受压构件在正常使用阶段徐变计算以及徐变变形控制提供依据。     

考虑不同应力水平影响的混凝土徐变预测模型修正

为开展混凝土徐变预测模型修正研究,对不同应力水平下的混凝土进行了徐变试验和数值模拟,并进行了相互印证。通过数值模拟,研究了拉压应力、周期应力、双轴应力下的徐变特性,针对徐变预测模型CEB/FIP 1990估算精度低的现状,基于不同应力水平下混凝土徐变特性,结合工程实际给出了便于运用的徐变系数修正值。研究结果表明,采用的数值模拟方法为混凝土徐变预测模型的修正提供了一条新思路。     

钢管混凝土大偏心受压构件的徐变分析

在对钢管混凝土大偏心受压构件的力学特性和核心混凝土徐变进行分析的基础上,使用多轴应力状态下混凝土徐变及适用于不断卸载状态混凝土徐变的继效流动理论,研究钢管混凝土大偏心受压构件的徐变。通过确定初始条件和构件混凝土的徐变模型,建立计算构件徐变的方法并使用它对含钢率、偏心率及紧箍应力等构件徐变的影响因素进行分析。并引入迭代的方法对混凝土徐变的时效性质进行模拟。应用该方法得到的结果是合理的。     

基于灰色回归模型广州市果蔬类生鲜农产品冷链物流需求预测

目的 通过对不同预测方法的误差进行对比研究,选取预测精度较高的方法,促进部门科学化决策。方法 从农产品供给、社会经济水平、冷链物流保障、居民规模与消费能力四大维度选取15个指标来构建影响因素指标体系,对影响因素与冷链物流需求进行灰色关联度分析。采用GM(1,1)、GM(1,6)与主成分-多元回归线性模型对果蔬类生鲜农产品冷链物流需求进行预测。结果 GM(1,1)预测模型、GM(1,6)预测模型、主成分-多元回归线性预测模型的预测误差分别为2.97%、1.70%、2.53%。结论 GM(1,6)预测模型预测精度最高,该模型适用于中短期的冷链物流需求预测,具有较高的应用价值。     

基于组合单元的混凝土结构徐变分析方法

对混凝土徐变的研究现状和数值计算方法做出评价,提出了混凝土结构徐变计算的空间有限元分析方法。以组合单元为基础,建立混凝土徐变的三维计算模型:将结构的变形、内力状态、结构形式及约束情况均沿时间轴进行划分,再根据结构在每个时间点上各参数的变化值,推导出了混凝土徐变计算的递推公式;又基于虚功原理建立混凝土徐变刚度矩阵,绕过应力与应变,直接通过位移增量计算自由徐变应变增量的等效荷载,提高了徐变数值计算精度;组合单元是对原有实体等参元的继承和拓展,能够分别考虑钢筋和混凝土各自对单元刚度矩阵的贡献,而两者又通过自由度变换的方法有机的结合在一起,构成一种可专门用于模拟钢筋混凝土结构的单元形式。实例分析结果表明:用组合单元做混凝土徐变分析,能够计入钢筋对徐变的阻碍作用,解决在钢筋和混凝土之间的应力重分布问题,更准确的计算出结构变形和内力变化。     

单向碳/碳复合材料拉-拉疲劳寿命及剩余强度预测模型

基于预测单向复合材料纵向拉伸强度的随机核模型,引入纤维单丝剩余强度二参数Weibull模型及纤维单丝与基体界面剩余强度模型,研究建立了单向复合材料纵向拉-拉疲劳寿命及剩余强度的预测模型。对经过一定次数拉-拉疲劳载荷循环后的纤维束抽取其纤维单丝进行剩余强度拉伸试验,建立了纤维单丝剩余强度的二参数Weibull模型,测试单向碳/碳（C/C）复合材料的纤维与基体界面强度。通过单向C/C复合材料算例分析表明,92.5%、90.6%和87.5%应力水平下对数预测寿命与对数试验寿命比值分别为0.79、1.00和1.11,表明所建立的寿命预测模型用于预测单向C/C复合材料疲劳寿命是可行的;纵向拉伸剩余强度预测值与试验值误差在10%以内,吻合较好,表明所提出的剩余强度预测模型具有较高的精度。     

钢筋混凝土梁时变变形的概率密度演化

采用分片响应面替代传统响应面法中的单一光滑曲面,以减小混凝土梁开裂前后响应曲面不光滑而引起的计算误差。与蒙特卡罗抽样相结合,采用GL2000模型及钢筋混凝土非线性有限元方法,建立了钢筋混凝土梁时变变形的随机分析模型。利用该模型,以一组钢筋混凝土试验梁为算例,分析其时变变形的随机特性。研究表明:当钢筋混凝土所受荷载接近开裂荷载时,钢筋混凝土梁短期变形的概率密度呈现出双峰形态;而混凝土的收缩徐变效应,会增大混凝土截面开裂的概率。随着加载龄期的增长,钢筋混凝土梁时变变形的概率密度形态逐渐向单峰形态转换。     

基于融合RBF-PSO-AE算法的混凝土力学性能预测

针对混凝土材料力学性能精准预测的问题,提出了一种粒子群算法(PSO)优化的径向基函数(RBF)与自编码器(AE)融合预测模型(RBF-PSO-AE),对混凝土断裂能、失稳韧度和起裂韧度等参数进行预测分析。首先运用RBF结合AE使用交叉熵损失函数对数据特征降维加速收敛,其次利用PSO快速优化模型的网络最佳权值,最后将该模型与多种单一预测模型进行实验比较。实验结果表明该算法模型预测精确度和泛化能力提升明显,实现大于99.99%的预测精度,均方根误差0.006%,能有效减少混凝土力学性能预测的误差,具有良好的鲁棒性。