带裂缝沥青小梁弯曲破坏的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统(RFPA 2D),数值模拟与分析了带裂缝沥青混凝土小梁在三分点加载条件下的应力分布状态及其变化规律,讨论了沥青混合料的均质度、裂缝深度、裂缝与加载中心距离对含有竖向裂缝试样的裂纹扩展规律及断裂破坏的影响.模拟过程表明,试件本身的非均匀特性对破坏峰值强度,声发射次数分布规律及其裂纹的扩展有很大的影响.同时,梁的裂缝越深,与加载中心距离越小,则它的破坏峰值强度越小.     

基于声发射计数信息熵的页岩拉压破坏临界特征试验研究

为了清晰了解页岩在拉、压破裂过程中的自组织临界现象,对具有脆性特征的页岩进行不同速率下的单轴压缩和巴西劈裂试验,同步采集全过程声发射事件数。将信息熵理论与声发射事件数结合,定义了声发射事件数信息熵H,得到了加载过程中熵的演化规律。研究结果表明:在拉、压状态下,随着时间推进声发射事件数信息熵呈增长变化且规律相似,当声发射事件数信息熵值保持稳定时(ε_r接近0.95),岩石进入临界态;通过声发射定位图发现,到达临界点时对应的熵值最大,贯通性裂纹开始形成;进人临界态后,熵值处于稳态,定位信号向着破裂面积聚,直至破坏;通过4个状态的声发射定位变化,揭示了页岩内部的缺陷从开始的缓慢随机发展的无序状态到瞬速按照一定规律发展的有序状态的演化过程,与熵变化形成良好对应;拉、压过程中能量概率密度函数满足幂律分布P■X~(-r),并存在相近的临界指数。     

高标号混凝土徐变系数理论与试验比较分析

结合实际工程开展了高标号混凝土徐变试验研究，通过现场试验与理论分析，观测掌握混凝土梁的徐变特征及变化规律．以C50混凝土梁为主要研究对象，进行了应力应变测量、变形测量，并通过计算绘制了徐变系数-加载龄期曲线，将计算值和理论值进行对比分析，提出了理论计算值及实测值之间存在差异的几点原因．     

混凝土旧梁粘贴碳纤维布加固试验

利用公路大修工程中拆除的旧梁进行试验研究,采用粘贴碳纤维布的方法加固混凝土梁受拉区,对混凝土梁加固后进行加载试验并观察加载过程中梁的破坏情况,通过试验测得的数据绘制混凝土梁在加载过程中的荷载-挠度曲线,对比随荷载增加未加固梁同加固梁挠度变化情况,从而研究碳纤维布在混凝土旧梁加固中的作用.     

钢筋混凝土模型梁制作、加载与破坏试验研究

大型钢筋混凝土梁,制作过程复杂,材料用量大,进行破坏试验,成本较高。提出一种通过制作钢筋混凝模型梁,研究其破坏特性的研究方法。本次试验过程中,制作超筋梁、适筋梁和少筋梁模型各3根,通过标准制作养生过程成形水凝混凝土模型梁,并对模型梁进行了破坏试验。实验中利用位移计、纸基应变片及加载设备自带传感器对实验过程中的数据进行全方位实时采集。试验得到模型梁在不同加载方式下的破坏形态,为分析大型水泥混凝土梁的破坏提供了一种切实有效的途径。     

沿应变路径准静态加载时混凝土的极限状态现象

为了研究混凝土的力学行为，利用电液伺服系统实验机对立方体试块沿着应变空间中的偏平面压缩路径进行了三轴加载试验．试验结果表明：混凝土材料在应力空间中存在有一个极限状态曲面，当沿着应变路径进行加载时，应力状态点的运动轨迹最后总是汇集到该曲面上，极限状态曲面与应力空间中的破坏面重合．在平均应力p与广义剪应力q构成的直角坐标系中，P轴上存在两个临界值，把p轴划分成低压区、中压区和高压区．当应变路径起点对应的p在同一区内时，p-q曲线彼此相似，在不同区时曲线有一定差异．极限状态现象可能引导研究者建立起一种混凝土特有的新的本构关系理论框架．     

大理岩在不同应力路径下的能量释放规律和破坏特征

根据工程对岩体稳定性评价的要求,应该模拟不同加载路径的应力状态下的试验条件,以便掌握在该试验条件下岩石所作出的力学响应.通过对锦屏二级水电站大理岩在不同加载路径的三轴试验,分析了大理岩在不同应力路径下的能量释放规律和破坏特征.     

基于波速衰减的混凝土损伤声发射定位优化算法试验研究

为研究声波在混凝土内部的衰减规律并提高声发射定位精度,对混凝土梁进行波速衰减试验,计算波速随距离的变化并给出波速随距离的衰减公式,建立基于波速衰减的声发射源定位穷举算法,进行了三点加载模式下的水泥混凝土小梁损伤断裂试验,采用声发射采集仪采集各项声发射参数,利用基于波速衰减的穷举定位算法对加载过程中损伤点进行定位,并与原有恒定波速的损伤点定位算法进行对比.研究结果表明:标准声发射信号波速在混凝土内部随距离增大衰减现象较为严重,初始的基准速度为4745 m/s,在传播600 mm时已降至2124 m/s;在脆性破坏阶段,声发射优化算法定位点数量由4个上升至16个,占比由17.4％上升至70.0％,精度较时差定位法明显提高,对混凝土损伤的定位与检测具有重要意义.     

基于波速衰减的混凝土损伤声发射定位优化算法试验研究

为研究声波在混凝土内部的衰减规律并提高声发射定位精度,对混凝土梁进行波速衰减试验,计算波速随距离的变化并给出波速随距离的衰减公式,建立基于波速衰减的声发射源定位穷举算法,进行了三点加载模式下的水泥混凝土小梁损伤断裂试验,采用声发射采集仪采集各项声发射参数,利用基于波速衰减的穷举定位算法对加载过程中损伤点进行定位,并与原有恒定波速的损伤点定位算法进行对比.研究结果表明:标准声发射信号波速在混凝土内部随距离增大衰减现象较为严重,初始的基准速度为4745 m/s,在传播600 mm时已降至2124 m/s;在脆性破坏阶段,声发射优化算法定位点数量由4个上升至16个,占比由17.4％上升至70.0％,精度较时差定位法明显提高,对混凝土损伤的定位与检测具有重要意义.     

围岩岩体声发射规律数值力学试验

通过对诸永高速公路磐安段西华岭隧道围岩中凝灰岩岩体,开展了数值力学试验,在确定连续微元尺寸δc及各项基本力学参数的基础上,试验获得的序列不同尺寸岩体变形破坏过程声发射频率、声发射能量图,进一步描述了该围岩岩体的声发射特征。     

机场道面高频振捣密实混凝土弯曲疲劳性能演化特征

为了验证高频振捣滑模摊铺工艺的可靠性及其对含大粒径骨料(最大粒径为40 mm)干硬性混凝土疲劳演化特征的影响, 分别采用小型机具施工工艺(低频振捣)和滑模施工工艺(高频振捣)在郑州新郑机场摊铺40 cm厚混凝土道面板; 对现场切割试件与室内相同配比成型的试件(尺寸均为150 mm×150 mm×550 mm)进行了弯拉强度与疲劳试验, 测量了跨中梁底应变和竖向位移; 根据可靠度理论分析了不同工艺成型混凝土小梁的弯曲疲劳寿命概率分布特征, 建立了弯曲疲劳方程, 进一步分析了试件的弹性模量衰减特征和梁底残余拉伸应变演变规律。研究结果表明: 高频振捣工艺能使混凝土更加致密, 试件平均疲劳寿命较低频振动成型试件长约27%;双对数疲劳方程能够很好地表征含大粒径骨料道面混凝土的疲劳行为; 高应力水平下高频振捣成型混凝土疲劳寿命比室内成型混凝土长4%, 低应力水平下高频振捣成型混凝土疲劳寿命比室内成型混凝土长18%以上; 混凝土抗弯拉弹性模量随加载循环比的增加基本呈线性衰减特征, 试件临近破坏时的抗弯拉弹性模量为初始模量的50%~80%;在重复荷载作用下, 梁底轴向残余应变随加载次数的增加而增大; 提出的4种典型演化形态可表征不同应力水平下混凝土残余应变的复杂增长趋势; 骨料粒径增大是导致试件疲劳性能演变规律离散性的主要原因, 疲劳荷载作用下的累积损伤和骨料依次失效过程是混凝土残余应变演化曲线出现明显台阶特征的主要原因。研究结果为进一步通过足尺环道加速加载试验建立室内试验与现场足尺道面板性能关联方程奠定了基础。      

荷载横变位下箱梁剪滞效应的二次抛物线解

不同于以往将荷载作用于箱梁的肋板处研究剪力滞效应,采用将对称的荷载作用于上翼缘板的其他横向位置,结合数值模拟的结果,以二次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移函数,通过能量变分法,推导出荷载作用在横向任意位置时箱梁的应力,从而得到荷载在不同横向位置时箱梁剪力滞效应的变化规律.     

Fatigue Damage Modeling for Partially Prestressed Concrete Beams under Repeated Loadings with Variable Amplitude

Introduction Prestressedconcretestructuresfrequentlysub jectedtovariable amplituderepeatedloadingsare widelyusedinbridges,cranebeamsandoffshore structures.Repeatedloadingsmaycausetheprogres siveinternalstructuraldamagedegradingthereliabili tyofstructuresd…     

超高性能混凝土深梁受剪性能

为促进超高性能混凝土(UHPC)深梁的应用, 进行了4根以混凝土强度为主要参数的UHPC深梁受剪性能试验, 并开展了C40和C80混凝土深梁的对比试验; 分析了UHPC深梁的荷载-挠度曲线、破坏模式、钢筋应变、裂缝形态与极限荷载; 为探讨现有普通混凝土深梁受剪承载力计算方法是否可用于UHPC深梁, 应用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对6根深梁试件进行了抗剪强度计算。研究结果表明: 混凝土强度越大, 在相同荷载下深梁的刚度越大, 在深梁开裂前的弹性阶段, UHPC试件刚度随钢纤维掺量的增大略有增大; 与C40和C80混凝土深梁一样, UHPC深梁裂缝包括弯剪裂缝和腹剪裂缝, 当荷载分别为13%~22%和18%~34%极限荷载时, 两类裂缝先后出现; UHPC深梁在加载全过程中梁、拱受力机制共存, 加载前期梁受力机制起主导作用, 后期则拱受力机制起主导作用; UHPC深梁裂缝多而密, 发生剪压破坏, 在支座上端反拱区不产生裂缝, 而C40和C80混凝土深梁出现斜压破坏, 且在支座上端反拱区产生裂缝; 试验梁受剪承载力随混凝土强度的增大约呈指数式增大, 混凝土强度从C40增大到C80、C190时, 其受剪承载力分别增大了30.76%和201.92%;采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中方法计算的UHPC深梁受剪承载力与试验值比值的均值为0.89, 均方差为0.15, 在没有更精确的计算方法之前, 该计算方法暂时可用。      

双线性黏聚区模型在混凝土路面损伤开裂分析中的应用

为了揭示混凝土路面的损伤开裂机理及其对承载力的影响, 考虑混凝土材料的弹塑性, 应用非线性断裂力学中的双线性黏聚区模型, 结合ABAQUS有限元软件, 在预计开裂部位布设黏结单元, 模拟了四点加载小梁试件从弹性响应到断裂失效的全过程, 以验证双线性黏聚区模型在混凝土损伤开裂分析中的适用性; 应用双线性黏聚区模型分析了Winkler地基上混凝土板的断裂特性和损伤后的承载力衰减。分析结果表明: 在加载小梁受荷全过程中, 梁底应力经历了线性增大、达到混凝土极限强度后减小、最大点上移与变为0等阶段, 作用力-加载位移变化与已有研究一致; 在加载全过程中, 混凝土板的截面应力分布变化与小梁类似; 混凝土板在损伤阶段承载力会持续增大, 但由于板的支承条件与四点加载小梁不同, 板的断裂近似于脆性断裂, 无明显承载力衰减过程, 板断裂时的极限承载力与弹性阶段临界状态承载力之比为1.32;混凝土板发生初始损伤后, 极限承载力最大会衰减至未损伤板的87%, 且随着初始损伤程度的增加, 极限承载力衰减速率变大。      

聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能的试验研究

为探究PP-ECC梁与RC梁变形发展规律的区别,通过逐级加载和循环加载两种加载制度对4根PP-ECC梁和4根RC梁进行抗弯试验;同时,基于有效惯性矩法推导出适用于短期荷载作用下PP-ECC梁的最大变形计算公式. 研究结果表明:逐级加载下,PP-ECC梁呈现出更为明显的塑性变形阶段,与RC梁相比,PP-ECC梁经过5次循环加载后的循环荷载变形曲线与原曲线拟合度较好;循环加载过程中,PP-ECC梁在基准荷载下的加载变形增长率和卸载变形增长率均小于相同配筋率的RC梁,呈现出更好的抗损伤变形能力和变形恢复能力;基于有效惯性矩法推导出的变形修正模型计算结果与试验结果拟合度较好,可应用于实际工程对PP-ECC梁在短期荷载作用下最大变形的计算.      

ANSYS在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用

通过对ANSYS在体外预应力混凝土简支梁非线性分析中的应用进行介绍,并结合混凝土和钢筋的材料非线性以及结构几何非线性．建立两根体外预应力简支梁的三维分析模型,对三分点荷载作用下加载直至破坏的全过程进行分析、模拟．结果表明ANSYS能较好地模拟出受力全过程,可分析转向块对体外预应力混凝土简支梁受力性能的影响。     

Experimental study of the shear capacity of glass fiber reinforced polymer reinforced concrete beam with circular cross section

In order to research the shear behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) reinforced concrete beam with circular cross section, based on the test results of 36 concrete beams subjected to four-point loading up to failure, the shear capacity and mechanical properties of deformation were analyzed comparatively between GFRP reinforced concrete (GFRP-RC) beams and steel reinforced concrete (steel-RC) beams. Furthermore, influencing factors of shear capacity of GFRP-RC beam with circular cross section were also investigated. The test results indicate that the failure modes of GFRP-RC and steel-RC beams are the same, but the crack patterns are slightly different. And, the shear capacity of GFRP-RC beam firstly increases with the reduction of shear span ratio, and then decreases. In addition, it was found that the influencing coefficient of GFRP on concrete increases with shear span ratio reducing.     

带开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁抗弯性能

为探究高强钢(HSS)-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,考虑剪力连接度影响,设计并完成3片设置开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁跨中两点对称加载试验;对剪力连接度分别为1.02、0.89和0.76的HSS-UHPC组合梁抗弯刚度、挠度、界面滑移、应变分布规律及钢梁与UHPC板的整体工作性能等进行分析,探讨了该型结构的受弯破坏机理;通过建立HSS-UHPC组合梁的ABAQUS非线性有限元计算模型,分析了混凝土强度、翼板厚度、钢材强度三者间的匹配关系,评估了现有简化塑性理论对该型组合梁抗弯计算的适用性。研究结果表明:设置开孔板连接件的HSS-UHPC组合梁具有较高的抗弯承载能力和良好的塑性变形能力,其抗弯刚度和延性均能满足工程使用要求;UHPC板与HSS梁在弹性受力阶段的界面滑移发展缓慢,最大滑移出现在1/8梁长附近;进入塑性受力阶段,界面滑移迅速增大,且最大滑移断面逐渐外移至梁端;剪力连接度对HSS-UHPC组合梁的抗弯性能影响显著,连接度由1.02分别减小至0.89和0.76时,结构的早期抗弯刚度分别降低了7.0%和8.7%,极限承载力也分别减小了9.2%和14.6%,界面最大滑移则分别增大了15.8%和17.0%;对比试验研究、数值模拟和理论计算结果三者吻合良好,数值结果显示采用Q690取代Q460的组合梁抗弯承载力提高了29.0%,但延性下降了39.7%;提高UHPC强度和增大混凝土翼板厚度均能显著改善HSS-UHPC组合梁延性并增强其抗弯承载力。      

3D Nonlinear Numerical Simulation of Intact and Debonded Reinforced Concrete Beams

To study the behaviour of reinforced concrete (RC) structures with sections of concrete removed and the reinforcement exposed, 3D nonlinear numerical analysis was performed upon both intact and debonded RC beams by using finite element techniques. The deformational characteristics and the ultimate loads were obtained through numerical models, as well as crack and stress distributions. The failure modes can also be deduced from computational results. Compared with intact beams, the normal assumptions of plane section behaviour is not hold true and the patterns of stress and strain are different in debonded RC beams. The numerical results show good consistency with experimental data. This kind of numerical simulation is a supplement to existing codes.