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高温后灌浆料静动态单轴受压力学性能

工程科学与技术 2022年第4期54卷 112-120页

作者：刘良林肖建庄李建新张凯建丁陶同济大学土木工程学院上海200092 井冈山大学建筑工程学院江西吉安343009

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分,其受力本构关系的建立,能为套筒灌浆连接火安全设计方法的形成提供技术支持。通过36个小棱柱体试件的单轴受压试验,先开展高温试验(最高温度≤600℃),冷却至室温后,再设置静、动态加载应变率,研究... 详细信息

灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分,其受力本构关系的建立,能为套筒灌浆连接火安全设计方法的形成提供技术支持。通过36个小棱柱体试件的单轴受压试验,先开展高温试验(最高温度≤600℃),冷却至室温后,再设置静、动态加载应变率,研究高温后灌浆料的单轴受压力学性能。结果表明:采取105℃预烘干120 min,结合升温速率5℃/min的复合措施,抑制抗压强度为85.7 MPa灌浆料的爆裂;灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂,且随着应变率的增大,试件表面发生明显的剥落现象;动态加载应变率为0.067 s^(-1)下,高温后普遍高于静态下的试件峰值应力值,最高可达29.6%;动态加载应变率为0.001 s^(-1)下,高温后试件的弹性模量低于常温值,峰值应变高于常温值,其中,弹性模量下降幅度最大可达57.0%,峰值应变增大幅度最大可达13.2%;高温后灌浆料应力–应变归一化曲线包括上升、下降两部分,二者均呈现非线性发展特征;通过试验数据的拟合分析,建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型,并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析。模拟对象的荷载–位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高,且率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂,得到400℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。

关键词：灌浆料高温作用单轴受压本构模型套筒灌浆连接有限元模拟

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堆石混凝土单轴受压力学性能

清华大学学报（自然科学版） 2022年第2期62卷 339-346页

作者：王辉马嘉均周虎何世钦金峰北方工业大学土木工程学院北京100144 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

该文进行了堆石混凝土(RFC)和自密实混凝土(SCC)试件单轴受压试验,得到了完整的应力-应变全曲线,对比分析了2种混凝土试件的破坏形态、峰值应力、峰值点应变、弹性模量及全曲线特征,给出了相应的应力-应变全曲线方程。结果表明,RFC破坏... 详细信息

该文进行了堆石混凝土(RFC)和自密实混凝土(SCC)试件单轴受压试验,得到了完整的应力-应变全曲线,对比分析了2种混凝土试件的破坏形态、峰值应力、峰值点应变、弹性模量及全曲线特征,给出了相应的应力-应变全曲线方程。结果表明,RFC破坏界面不仅存在堆石骨料与SCC基体之间的界面,而且存在堆石骨料自身的破裂面。在破坏后期,由于堆石骨架的作用,RFC试件的应力-应变全曲线下降段较为平缓。与SCC试件相比,RFC试件的平均峰值应力和峰值点应变分别降低了29%和51%,平均弹性模量增大了42%。RFC试件中堆石骨料的形状、摆放位置及堆石骨料与SCC基体之间的粘结都影响其力学性能,使得RFC试件试验结果离散大。由方程得出的RFC与SCC的理论应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。

关键词：堆石混凝土(RFC) 自密实混凝土(SCC) 单轴受压应力-应变全曲线本构关系

钢渣粗骨料混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

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工程力学 2022年第5期39卷 86-95页

作者：薛刚赵玉杰周海峰孙立所内蒙古科技大学土木工程学院包头014010

为探究钢渣粗骨料混凝土稳定性及其应力-应变关系全曲线,该文对包头某钢铁公司的钢渣粗骨料进行了浸水膨胀率试验及压蒸粉化率试验并测其f-CaO含量;完成了6组不同钢渣替代率下的立方体抗压试验及棱柱体单轴受压试验,分析其破坏形态及受... 详细信息

为探究钢渣粗骨料混凝土稳定性及其应力-应变关系全曲线,该文对包头某钢铁公司的钢渣粗骨料进行了浸水膨胀率试验及压蒸粉化率试验并测其f-CaO含量;完成了6组不同钢渣替代率下的立方体抗压试验及棱柱体单轴受压试验,分析其破坏形态及受力变形特征,建立钢渣粗骨料混凝土本构关系模型。研究表明:该文所选钢渣的f-CaO含量、浸水膨胀率、压蒸粉化率均符合现行规范规定,稳定性良好;钢渣粗骨料混凝土单轴抗压强度随钢渣掺量的增加而提高,并高于普通混凝土抗压强度,破坏呈现的脆性特征也更为显著;钢渣粗骨料混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值相较于普通混凝土更高。根据过镇海本构模型及Wee模型,并引入钢渣粗骨料含量的修正系数,对钢渣粗骨料混凝土应力-应变关系采用分段式表达。该文提出应力-应变模型与试验结果拟合程度较好,可以更加全面的描述钢渣粗骨料混凝土的单轴受压力学行为。

关键词：钢渣粗骨料混凝土单轴受压本构关系

钢纤维全再生粗骨料混凝土力学性能试验及强度指标换算

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应用力学学报 2022年第5期39卷 947-957页

作者：苏炜炜陈宗平廖浩宇周星宇广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁541699 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

为了研究钢纤维全再生粗骨料混凝土的力学性能,以钢纤维体积掺量为变化参数,设计制作了36个试件进行立方体与圆柱体单轴抗压及棱柱体抗折试验。观察了试件的破坏过程及形态,获取了圆柱体单轴受压的应力-应变全曲线及棱柱体抗折的荷载-... 详细信息

为了研究钢纤维全再生粗骨料混凝土的力学性能,以钢纤维体积掺量为变化参数,设计制作了36个试件进行立方体与圆柱体单轴抗压及棱柱体抗折试验。观察了试件的破坏过程及形态,获取了圆柱体单轴受压的应力-应变全曲线及棱柱体抗折的荷载-跨中挠度曲线,分析了钢纤维掺量对全再生粗骨料混凝土抗压及抗折的力学性能影响,并进行了各强度指标换算。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,不同加载制度下立方体抗压试件的破坏形态整体性更好而圆柱体更差,钢纤维棱柱体抗折试件破坏时跨中裂缝在5~8 mm;掺钢纤维为提高全再生粗骨料混凝土抗压强度时建议掺量为1.5%;与不掺纤维相比,不同钢纤维掺量对圆柱体抗压强度影响不明显,部分试件有所降低,破坏时的峰值应变整体增大;随着钢纤维掺量的增加,圆柱体的静压弹性模量先增大后减小,其轴压韧性比逐渐增大;掺钢纤维不影响全再生粗骨料混凝土的初始韧性,峰值后的残余弯曲韧性随纤维掺量的增加不断增大。

关键词：钢纤维全再生粗骨料单轴受压抗折强度换算

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橡胶混凝土单轴受压疲劳性能研究

工程力学 2022年第11期39卷 203-211页

作者：薛刚朱浩君许胜刘利强内蒙古科技大学土木工程学院包头014010

为掌握橡胶混凝土单轴受压疲劳性能,用粒径为30目的橡胶颗粒以不同掺量代砂制备橡胶混凝土,进行等幅循环荷载单轴受压疲劳试验研究。采用Miner累积损伤理论定义损伤量,并建立橡胶混凝土疲劳应变的损伤模型。使用概率统计方法对橡胶混凝... 详细信息

为掌握橡胶混凝土单轴受压疲劳性能,用粒径为30目的橡胶颗粒以不同掺量代砂制备橡胶混凝土,进行等幅循环荷载单轴受压疲劳试验研究。采用Miner累积损伤理论定义损伤量,并建立橡胶混凝土疲劳应变的损伤模型。使用概率统计方法对橡胶混凝土疲劳寿命的试验结果进行可靠性分析,得到等幅循环荷载作用下橡胶混凝土单轴受压疲劳寿命分布规律。结果表明:应力水平相同时,橡胶混凝土的疲劳寿命优于普通水泥混凝土,且随橡胶掺量的增加,混凝土的疲劳寿命随之提高。橡胶混凝土的疲劳应变变化符合普通混凝土疲劳应变发展的三阶段规律,橡胶混凝土疲劳寿命服从对数正态分布。采用双对数方程对橡胶混凝土的疲劳寿命进行线性回归分析,可得到P-S-N曲线及疲劳极限强度。

关键词：橡胶混凝土单轴受压疲劳累积损伤可靠性

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轻骨料混凝土单轴受压性能细观模拟

应用力学学报 2023年第4期40卷 909-916页

作者：王公志许斌王江赵冶陈洪兵华侨大学土木工程学院厦门361021 华侨大学福建省智慧基础设施与监测实验室厦门361021 清华大学土木工程系北京100084

从细观角度出发,将轻骨料混凝土看作由轻粗骨料、基体砂浆及两者间的界面过渡区组成的复合材料。采用塑性损伤本构模型,建立了含3种等效粒径的轻骨料混凝土二维数值模型,对其在单轴受压条件下破坏时的损伤分布和宏观应力-应变曲线关系... 详细信息

从细观角度出发,将轻骨料混凝土看作由轻粗骨料、基体砂浆及两者间的界面过渡区组成的复合材料。采用塑性损伤本构模型,建立了含3种等效粒径的轻骨料混凝土二维数值模型,对其在单轴受压条件下破坏时的损伤分布和宏观应力-应变曲线关系进行了细观数值模拟。研究了不同轻粗骨料体积含量、表观密度、最大粒径及其随机分布对轻骨料混凝土单轴受压损伤分布及宏观应力-应变曲线关系的影响。结果表明,轻骨料混凝土受压破坏时轻粗骨料颗粒会破裂,轻粗骨料体积含量与表观密度对轻骨料混凝土力学性能的影响较大,轻粗骨料最大粒径对轻骨料混凝土单轴受压强度有轻微的影响,轻粗骨料的随机分布对轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线的非线性段有一定影响,且对损伤分布影响明显。

关键词：轻骨料混凝土单轴受压损伤分布宏观应力-应变曲线细观模拟

基于随机损伤理论的C80及以上高强混凝土单轴受压应力应变模型

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建筑科学 2023年第5期39卷 32-42,96页

作者：王雷黄小坤徐福泉中国建筑科学研究院北京100013 中建研科技股份有限公司北京100013

对已有高强混凝土单轴受压应力应变模型进行回顾并对比各模型间的差异;引入随机损伤理论建立高强混凝土单轴受压随机损伤模型,与已有试验结果对比验证模型的合理性;基于验证后的随机损伤模型提出C80~C100高强混凝土单轴受压应力应变均... 详细信息

对已有高强混凝土单轴受压应力应变模型进行回顾并对比各模型间的差异;引入随机损伤理论建立高强混凝土单轴受压随机损伤模型,与已有试验结果对比验证模型的合理性;基于验证后的随机损伤模型提出C80~C100高强混凝土单轴受压应力应变均值曲线;最后基于损伤因子及损伤因子演化率提出C80~C100高强混凝土脆性评价方法。结果表明:混凝土随机损伤模型可较好反映高强混凝土单轴受压应力应变关系;与经验模型相比,随机损伤模型既可在一定程度上解释混凝土破坏的物理机制,亦可反映混凝土随机性与非线性的基本特征。

关键词：高强混凝土单轴受压应力应变关系随机损伤脆性指标

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基于摩擦脱粘法三维细观混凝土受压模型

应用力学学报 2023年

作者：刘利宝李效民程昱李艺烁刘茜茜白峰涛中国海洋大学土木工程系

为了解决传统三维细观混凝土数值模型难度大、效率低，阻碍了其应用等问题，本文采用一种三维模型中摩擦脱粘失效方法，避免了传统建立实体过渡层或编写程序进行粘结单元插设的复杂性。采用简便高效的方法替代建立实体过渡层，其用时仅... 详细信息

为了解决传统三维细观混凝土数值模型难度大、效率低，阻碍了其应用等问题，本文采用一种三维模型中摩擦脱粘失效方法，避免了传统建立实体过渡层或编写程序进行粘结单元插设的复杂性。采用简便高效的方法替代建立实体过渡层，其用时仅为同条件下建立实体过渡层的1/6左右，且在保证其结果准确性的基础上，大大提升了计算效率。其适用于建立碎石、珊瑚等骨料的三维细观混凝土模型，可用于模拟单轴受压、单轴受拉、单轴劈裂等多种应力条件。通过此数值模型计算分析得出：骨料的弹性模量和体积占比影响混凝土整体的弹性模量和峰值强度；骨料的弹性模量、体积占比均与混凝土整体弹性模量成正比，与混凝土的整体强度成反比；骨料的弹性模量与体积占比相比，体积占比对混凝土整体强度的影响相对更大，这些因素将帮助我们在配置性能更优的混凝土时提供参考。

关键词：随机骨料模型摩擦脱粘细观混凝土数值模拟单轴受压

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镀锌铁丝约束混凝土应力-应变本构研究

土木工程学报 2021年第8期54卷 111-119页

作者：周连绪叶爱君陈方有同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为给复杂高层、大跨混凝土结构小缩尺比模型试验中常采用的铁丝约束混凝土的本构模拟提供依据,该文设计了素混凝土、铁丝约束混凝土、钢筋约束混凝土共计13个圆柱,对其进行轴压试验,对比研究铁丝约束混凝土的破坏历程、应力-应变曲线与... 详细信息

为给复杂高层、大跨混凝土结构小缩尺比模型试验中常采用的铁丝约束混凝土的本构模拟提供依据,该文设计了素混凝土、铁丝约束混凝土、钢筋约束混凝土共计13个圆柱,对其进行轴压试验,对比研究铁丝约束混凝土的破坏历程、应力-应变曲线与钢筋约束混凝土的区别,并分析铁丝与普通钢筋对核心混凝土约束作用的区别。结果表明:模型试验中常采用的镀锌铁丝弹性模量仅钢筋的60%左右;与素混凝土相比,铁丝约束混凝土的强度和变形能力均得到显著提高;对于螺旋配箍的钢筋约束混凝土,按Mander模型模拟更为准确;对于螺旋配箍的铁丝约束混凝土,Park模型能很好地估计其峰值压应力,但过低估计其峰值压应力对应的应变和极限压应变;修正后的Park模型能很好地模拟铁丝约束混凝土的应力-应变行为。

关键词：铁丝约束混凝土钢筋约束混凝土单轴受压应力-应变全曲线混凝土本构