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粗骨料超高性能混凝土疲劳损伤本构模型

建筑结构学报 2024年第9期45卷 89-99页

作者：李力剑徐礼华池寅余敏黄乐武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 江汉大学精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056

超高性能混凝土材料疲劳损伤本构关系是其结构构件非线性疲劳分析的重要基础。运用连续介质损伤力学和弹塑性理论,根据加/卸载不可逆概念确立疲劳损伤准则,基于前期试验结果分析了粗骨料超高性能混凝土的疲劳损伤发展过程,构建了考虑粗... 详细信息

超高性能混凝土材料疲劳损伤本构关系是其结构构件非线性疲劳分析的重要基础。运用连续介质损伤力学和弹塑性理论,根据加/卸载不可逆概念确立疲劳损伤准则,基于前期试验结果分析了粗骨料超高性能混凝土的疲劳损伤发展过程,构建了考虑粗骨料掺量和钢纤维特征参数的疲劳损伤演化法则,采用经验塑性模型确定塑性变形的发展规律,建立了粗骨料超高性能混凝土弹塑性疲劳损伤本构模型,并基于有限元软件ABAQUS开发了UMAT子程序进行了数值实现与验证。结果表明:提出的本构模型普适性强,能准确预测超高性能混凝土的单轴受压疲劳性能、单轴受拉疲劳性能和常规三轴受压疲劳性能,研究成果可为粗骨料超高性能混凝土结构构件的抗疲劳设计和性态控制提供理论依据。

关键词：超高性能混凝土粗骨料疲劳损伤本构模型数值算法

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含粗骨料超高性能混凝土的单轴受拉力学性能

建筑材料学报 2024年第2期27卷 167-173页

作者：李力剑刘素梅徐凡丁徐礼华武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 江汉大学精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056

考虑粗骨料掺量、钢纤维掺量及长径比等因素,研究了含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)的单轴受拉力学性能,揭示了纤维增强的机理和粗骨料的作用机制.结果表明:随着粗骨料掺量的增加,UHPC-CA的单轴抗拉强度与变形性能均下降;钢纤维掺量增... 详细信息

考虑粗骨料掺量、钢纤维掺量及长径比等因素,研究了含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)的单轴受拉力学性能,揭示了纤维增强的机理和粗骨料的作用机制.结果表明:随着粗骨料掺量的增加,UHPC-CA的单轴抗拉强度与变形性能均下降;钢纤维掺量增加、长径比增大对UHPC-CA的受拉力学性能有较大的提升作用;钢纤维与基体间具有良好的握裹力,在基体内出现裂缝后,主要依靠握裹作用承受拉应力;粗骨料的掺入削弱了钢纤维空间分布的均匀性,同时引入了薄弱的粗骨料-基体界面过渡区,对UHPC-CA的受拉性能产生了不利的影响.

关键词：超高性能混凝土粗骨料应力-应变关系纤维增强机理

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超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

建筑结构学报 2024年第1期45卷 230-242页

作者：王淑楠徐礼华李彪池寅曾彦钦武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430074 湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关... 详细信息

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则,考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素,设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验,考察UHPC三轴破坏形态,分析三轴应力-应变关系全曲线,揭示强度和变形性能指标变化规律,提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明:三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型,围压对裂缝形成与分布影响显著;UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分;施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能,当围压从0 MPa增至40 MPa时,峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时,峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力;围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大,钢纤维的影响次之,聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则,模型预测结果与试验结果吻合较好。

关键词：超高性能混凝土三轴受压混杂纤维应力-应变关系破坏准则

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编者按

建筑结构学报 2024年第9期45卷 F0002-F0002页

作者：徐礼华不详

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)作为一种可持续的高性能混凝土材料,可以显著改善混凝土的耐久性和综合性能,且能源消耗少,对环境的破坏和污染少,适应现代工程结构向高耸、大跨度、重载方向发展和承受恶劣条件的... 详细信息

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)作为一种可持续的高性能混凝土材料,可以显著改善混凝土的耐久性和综合性能,且能源消耗少,对环境的破坏和污染少,适应现代工程结构向高耸、大跨度、重载方向发展和承受恶劣条件的需要。为此,在中国科协“2023年度全国学会期刊出版能力提升计划”的支持下,《建筑结构学报》在2024年第9期组织了“超高性能混凝土材料及结构”专栏,通过专家严格评审,专栏刊登了高质量优秀学术论文9篇。

关键词：超高性能混凝土混凝土的耐久性中国科协优秀学术论文 UHPC 专栏刊登能力提升能源消耗

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低碳超高性能混凝土单轴受压力学性能研究

长江科学院院报 2024年

作者：黄乐苏凯栋高奔浩池寅徐礼华武汉大学土木建筑工程学院

为解决超高性能混凝土水泥用量成倍增加带来的高碳排放问题，本文采用高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰等材料大掺量替代硅酸盐水泥，制备了一种低水泥含量的低碳超高性能混凝土（LC-UHPC）。考虑水泥替代率、钢纤维体积掺量和水胶比等3个因素... 详细信息

为解决超高性能混凝土水泥用量成倍增加带来的高碳排放问题，本文采用高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰等材料大掺量替代硅酸盐水泥，制备了一种低水泥含量的低碳超高性能混凝土（LC-UHPC）。考虑水泥替代率、钢纤维体积掺量和水胶比等3个因素，设计制作了11组共154个试件，通过不同龄期的立方体抗压试验、抗折试验与单轴受压试验研究了LC-UHPC破坏形态、基本强度与变形能力等力学性能的变化规律，并根据试验结果建立了单轴受压应力-应变全曲线数学方程。结果表明：LC-UHPC轴心受压破坏形态为剪切破坏，钢纤维掺入能明显改善LC-UHPC各项力学性能指标；与传统UHPC相比，LC-UHPC的水泥替代率最高可达70%，其28 天单轴抗压强度可达149.09 MPa；建立的轴心受压应力-应变曲线方程能够较好地预测LC-UHPC单轴受压下的力学响应全过程，可为LC-UHPC力学性能研究及其结构构件的设计计算提供有益参考。

关键词：低水泥含量超高性能混凝土单轴受压试验力学性能应力-应变关系

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钢-聚丙烯混杂纤维混凝土等幅受压疲劳变形

建筑材料学报 2023年第7期26卷 755-761页

作者：崔凯徐礼华池寅武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)开展单轴等幅循环受压疲劳变形试验,以探究应力水平对HFRC疲劳破坏形态、疲劳应力-应变曲线、疲劳耗能能力以及极限疲劳变形的影响规律.结果表明:HFRC的疲劳破坏形态为剪切破坏,具有延性破坏特征;HFRC... 详细信息

对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)开展单轴等幅循环受压疲劳变形试验,以探究应力水平对HFRC疲劳破坏形态、疲劳应力-应变曲线、疲劳耗能能力以及极限疲劳变形的影响规律.结果表明:HFRC的疲劳破坏形态为剪切破坏,具有延性破坏特征;HFRC的疲劳累积耗能和极限疲劳变形随着应力水平的降低而增加;建立了考虑存活率的HFRC应力水平-极限疲劳变形方程,能够定量描述HFRC在任意疲劳荷载作用下的极限变形.

关键词：钢-聚丙烯混杂纤维等幅循环受压疲劳变形应力水平-极限疲劳变形方程

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聚丙烯纤维混凝土单轴受压疲劳寿命分析

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第3期50卷 121-131页

作者：徐礼华李雪峰池寅崔凯武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

为研究聚丙烯纤维混凝土(PFRC)单轴受压疲劳寿命,考虑聚丙烯纤维的长径比和体积分数两种因素,共制作180个试块,考察聚丙烯纤维混凝土的疲劳破坏形态,阐明变形规律,建立疲劳强度和疲劳寿命方程.研究表明,聚丙烯纤维混凝土疲劳破坏形态分... 详细信息

为研究聚丙烯纤维混凝土(PFRC)单轴受压疲劳寿命,考虑聚丙烯纤维的长径比和体积分数两种因素,共制作180个试块,考察聚丙烯纤维混凝土的疲劳破坏形态,阐明变形规律,建立疲劳强度和疲劳寿命方程.研究表明,聚丙烯纤维混凝土疲劳破坏形态分为劈裂破坏、楔形破坏和剪切破坏三种,试块的破坏断面上可以分为疲劳源区、疲劳裂缝稳定扩展区和瞬时断裂区三个区域;在聚丙烯纤维长径比为280、体积分数为0.2%时疲劳性能提升最明显,疲劳强度相较于素混凝土提高33.83%;建立了含纤维特征参数的疲劳方程,可以较好地描述疲劳应力水平、疲劳寿命、失效概率、纤维特征参数之间的关系,为工程中承受重复动荷载的聚丙烯纤维混凝土结构设计及分析提供相应的依据.

关键词：聚丙烯纤维混凝土疲劳寿命纤维特征参数疲劳寿命方程

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钢-聚丙烯混杂纤维混凝土单轴受压疲劳寿命研究

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土木工程学报 2023年第9期56卷 26-38页

作者：崔凯徐礼华池寅李力剑李雪峰武汉大学湖北武汉430072

考虑钢纤维体积掺量及长径比、聚丙烯纤维体积掺量及长径比、应力水平5个因素,设计制作36组混凝土试件,通过单轴等幅疲劳受压试验研究钢聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)的疲劳寿命。基于疲劳试验数据,分析HFRC疲劳受压全过程,探讨纤维特... 详细信息

考虑钢纤维体积掺量及长径比、聚丙烯纤维体积掺量及长径比、应力水平5个因素,设计制作36组混凝土试件,通过单轴等幅疲劳受压试验研究钢聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)的疲劳寿命。基于疲劳试验数据,分析HFRC疲劳受压全过程,探讨纤维特征参数对混凝土试件疲劳寿命的影响规律,建立考虑纤维特征参数的P-S-N疲劳方程。研究结果表明,HFRC在疲劳荷载作用下的破坏形态为剪切破坏,呈现出延性特征;HFRC疲劳变形发展可分为三个阶段:快速增长阶段、稳定发展阶段、疲劳破坏阶段;混杂纤维在提高混凝土疲劳寿命方面优于钢纤维或聚丙烯纤维,体现出正混杂效应;文章提出的疲劳方程与文献中试验结果吻合较好,能够真实地预测HFRC的疲劳寿命。研究成果可为今后混杂纤维混凝土结构抗疲劳设计提供参考。

关键词：单轴等幅疲劳受压钢-聚丙烯混杂纤维混凝土疲劳寿命正混杂效应疲劳方程

Txnrd3对镍诱导的肾脏细胞凋亡的保护作用和褪黑素的缓解作用

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Txnrd3对镍诱导的肾脏细胞凋亡的保护作用和褪黑素的缓解作用

作者：徐礼华东北农业大学

学位级别：硕士

镍是一种对动物和人类具有毒害作用的重金属,广泛用于冶金和生活用品中。硫氧还蛋白还原酶3(Txnrd3)以硫氧还蛋白为主要的反应底物,参与细胞增殖代谢、氧化还原和凋亡等多种过程,在肝脏、心脏及脾脏中都发挥重要的生物学功能。而褪黑素... 详细信息

镍是一种对动物和人类具有毒害作用的重金属,广泛用于冶金和生活用品中。硫氧还蛋白还原酶3(Txnrd3)以硫氧还蛋白为主要的反应底物,参与细胞增殖代谢、氧化还原和凋亡等多种过程,在肝脏、心脏及脾脏中都发挥重要的生物学功能。而褪黑素又是公认的抗氧化剂,具有良好的抗氧化和抗凋亡功能。本研究通过建立体内镍(Ni)暴露诱导小鼠肾脏病变模型、敲除Txnrd3后对镍诱导的肾脏损伤作用情况及褪黑素(Mel)对镍暴露的作用情况探讨Txnrd3对镍诱导的小鼠肾脏损伤的作用以及褪黑素的缓解作用。实验用鼠被分为八组:分别为野生型对照组(Wild-NC),野生型给镍组(Wild-Ni),野生型褪黑素组(Wild-Mel)、野生型镍和褪黑素组(Wild-Ni+Mel),Txnrd3对照组(Txnrd3-NC),Txnrd3镍处理组(Txnrd3-Ni),Txnrd3褪黑素处理组(Txnrd3-Mel),Txnrd3镍和褪黑素处理组(Txnrd3-Ni+Mel)。小鼠的给药浓度:NiCl为10 mg/kg,Mel为2 mg/kg,均采取灌胃给药的方式,两者给药时间间隔8 h,早上灌服氯化镍溶液,晚上灌服褪黑素,对照组灌服生理盐水,给药周期为21 d。对小鼠肾脏组织进行超微结构观察,并结合TUNEL染色结果共同分析肾脏凋亡情况,采取q RT-PCR和Western Blot分析线粒体凋亡的相关基因表达情况,以探讨Txnrd3在镍诱导的小鼠肾脏凋亡中的作用和褪黑素的改善情况。研究结果如下:(1)超微结构观察显示,镍暴露会造成小鼠肾脏细胞的细胞核明显发生萎缩,Wild-Ni组小鼠肾脏出现线粒体嵴断裂、空泡化明显等症状,发生明显的线粒体凋亡特征。而敲除Txnrd3后Txnrd3-Ni组细胞核皱缩加剧严重,染色质出现聚集,线粒体空泡化程度较Ni组加重,线粒体凋亡情况进一步增加。Txnrd3-NC组病理变化与Wild-NC组无明显差异;H&E组织病理学检查结果观察表明Wild-Ni组肾脏出现肾小球变性,肾小管萎缩;Wild-Mel组与Wild-NC组H&E染色结果无明显变化,Wild-Ni+Mel组肾小球萎缩和肾小管变性较Wild-Ni组情况减缓;Txnrd3-NC组肾脏无明显病理变化,H&E染色结果与Wild-NC无差异;Txnrd3-Ni组肾小球进一步萎缩,肾小管变性明显,较Wild-Ni组病变严重;Txnrd3-Ni+Mel组肾小球和肾小管的变性较Txnrd3-Ni组有所缓解,但缓解程度不如Wild-Ni+Mel组。(2)TUNEL结果也表明,镍处理组小鼠,绿色荧光区域增多,发生凋亡,Txnrd3-Ni组这一现象加剧,绿色荧光区域变大,凋亡进一步加剧,Txnrd3-NC组与Wild-NC组无明显差异。这结果也证实了Txnrd3对小鼠肾脏有重要作用,敲除Txnrd3后小鼠肾脏受到镍暴露造成的损伤加剧,褪黑素可以缓解损伤情况。(3)氧化应激试剂盒检测结果表明Wild-Ni组的T-AOC、SOD、GSH活性显著降低,MDA含量显著升高(p0.05)。Txnrd3-Ni组Bax、Caspase-3,Caspase-9和Cyt-c的m RNA的表达显著高于Txnrd3-NC组(p0.05);Txnrd3-Ni+Mel组的Bax、Cyt-c、Caspase-3和Caspase-9的m RNA表达含量高于Wild-Ni+Mel组,

关键词：氯化镍硫氧还蛋白还原酶3 褪黑素肾脏细胞凋亡