基于随机骨料模型的混凝土劈拉破坏数值模拟

从三级配混凝土细观尺度出发,将其看成由骨料、界面、砂浆组成的三相复合材料,通过自编程序建立混凝土随机骨料模型进行劈裂抗拉力学性能研究.利用有限元技术数值模拟混凝土劈裂试件的损伤断裂,讨论了不同骨料分布、骨料形状对劈裂抗拉强度的影响.结果表明：不同骨料分布和骨料形状对劈拉极限强度稍有影响,但数值模拟结果与试验结果基本吻合.     

T型接头的双轴压-压疲劳试验研究

裂纹在循环压缩载荷下的扩展已经被试验证实,但是对于压缩疲劳特别是多轴压缩由于难以观测因而无法准确描述,另外裂纹面载压缩载荷下出现裂纹闭合也增加了问题的复杂性。潜水器结构的大部分区域是处于压应力状态,横舱壁水平大梁端部结构的T型节点正好位于板壳和横舱壁交汇处,承受着复杂的双轴压-压疲劳循环载荷。该文通过对5组T型节点的双轴疲劳试验研究,得到了试件在压—压载荷下的裂纹萌生和扩展规律。和单轴压疲劳不同,双轴压—压疲劳伴随有短裂纹的合并行为、主导有效短裂纹行为和裂纹干涉效应。     

船体裂纹板双轴非比例低周疲劳载荷下累积塑性行为研究

在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下，船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏，而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下，材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为，提出双轴非比例低周疲劳载荷下基于累积塑性的裂纹板双轴非比例低周疲劳寿命预测模型。通过分析不同双轴非比例低周疲劳载荷下裂纹板的应力应变迟滞回线，重点探究不同双轴比、应力比和相位差等对低周期疲劳累积塑性变形的影响。研究结果可为准确评估在双轴非比例低周疲劳作用下船体结构断裂破坏行为提供重要依据。     

海洋疏浚泥陶粒混合骨料混凝土关键问题研究

海洋疏浚泥陶粒混合骨料混凝土有两个关键问题对其推广应用至关重要,一是陶粒强度对混凝土强度的影响,二是新拌混凝土离析问题。文中针对上述问题,提出了解决办法。由于混合骨料混凝土的力学性能和工作性能远比单一骨料混凝土要复杂,因此本文利用细观模拟方法,通过将混合骨料混凝土划分为五相有限单元网格,通过数字试验对不同强度混凝土进行模拟,分析了陶粒在混合骨料混凝土破坏中的表现,结果认为,采用疏浚泥陶粒,制备出的MC40混凝土,其破坏断裂主要发生在水泥石部分。另外,文中通过理论与试验研究,给出了新拌混合骨料混凝土离析现象的分析方法,结果表明混合骨料混凝土抗离析能力较高。本研究为加快疏浚泥陶粒混合骨料混凝土的应用提出了新大方法和思路。     

混凝土动态直接拉伸实验相关问题研究

混凝土材料的动态拉伸应力应变曲线是其动态力学性能的重要部分.由于实验装置的限制,混凝土的动态拉伸性能主要通过巴西圆盘实验和层裂实验间接进行研究.论文借助大直径分离式霍普金森拉杆实验装置(Split Hopkinson Tension Bar,SHTB)对混凝土进行了动态直接拉伸实验,介绍了试件的连接和应力波的加载,对判断低加载率下试件的破坏形式进行了分析和研究.     

在亚高温循环作用下混凝土强度劣化规律试验研究

通过试验研究,从材料性能层次上探讨了在亚高温循环作用下混凝土试件的表观现象与受压和劈拉破坏特征,分析了在亚高温循环作用后通过自然冷却和水淬冷却的混凝土强度劣化规律及其机理,为深入研究处于亚高温特定运营环境下混凝土的耐久性问题提供基础性研究依据。     

沿海码头建筑物耐久性提高方法

沿海码头建筑物长期处于复杂的海洋环境中,结构材料易遭腐蚀破坏,使建筑物耐久性降低。沿海码头建筑物耐久性的影响因素主要分为冻融循环、混凝土腐蚀、混凝土碳化、碱骨料反应和钢材锈蚀,通过分析这五种影响因素的破坏机理,提出相应的防治措施。     

加筋板结构中残余应力的有限元模拟分析

对单轴受压下板格和加筋板中残余应力的模拟进行分析,给出残余应力模拟中网格、作用范围等因素对加筋板结构极限强度的影响规律。     

胶结剪力键抗剪承载力试验与数值分析

为了研究新型装配式钢-混凝土组合梁界面的力学性能,对采用不同厚度环氧砂浆作为钢与混凝土界面粘结材料的标准试件进行推出试验,得到试件的破坏模式与荷载-滑移曲线,分析了环氧砂浆层厚度对抗剪承载力的影响.引入弹簧单元对混凝土和胶结层界面粘结的力学行为进行模拟,建立了三维非线性有限元模型.基于模拟结果,得到了混凝土与胶结层剥离规律,研究结果表明:试件破坏均未发生在胶结层,数值模拟结果与推出试验结果基本吻合,环氧砂浆黏结层剥离过程是典型的脆性破坏.     

连云港地区淤泥与混凝土结构的剪切试验

筒式基础结构在贯入过程中和正常工作状态下都会与周边软土地基产生相对滑动,软土的抗剪强度或混凝土与软土间的摩擦系数是确定筒体下沉贯入力和筒式结构在工作状态下承载力的重要参数.通过对采自连云港港徐圩港区现场的2种淤泥土样与混凝土板间的滑动试验发现,在混凝土板滑动摩擦力的作用下淤泥内部发生剪切破坏,测得该状态下淤泥的抗剪强度,可为相关工程设计提供依据.     

Numerical simulation of fatigue crack propagation under biaxial tensile loadings with phase differences

Fatigue crack propagation under the biaxial tensile loading, which loading directions are normal and parallel to the initial crack position, is highlighted in this study. Most of in-service structures and vessels are subjected to many types of loading. Generally, these loadings have different axial components with different phases. However, the structural integrities of structures and vessels are evaluated according to design codes based on theoretical and experimental investigations under a uniaxial loading condition. Most of these codes are based on the S–N curves approach. An approach that does not use S–N curves has been favored by researchers, with the fracture mechanics approach preferred for evaluating the fatigue life of structures. An advanced fracture mechanics approach was developed based on the Re-tensile Plastic zone Generating (RPG) stress criterion for fatigue crack propagation. In this study, fatigue crack propagation tests under biaxial loading with six different phase and loading conditions are performed and the effect of the phase difference under biaxial loading is evaluated. A numerical simulation method of fatigue crack propagation based on the RPG stress criterion under different biaxial loading phase conditions is presented and compared to measured data.     

A detailed finite element investigation of the effects of local lateral high-velocity impacts on the ultimate strength of unstiffened steel plates subjected to uniaxial in-plane compression

In this paper, the ultimate strength of unstiffened steel plates under uniaxial in-plane compression is numerically studied considering the local lateral impact of a rigid-body impactor. The plates are made of mild steel, where its behaviour is modelled by using the Johnson-Cook material model. The material parameters of the Johnson-Cook material model calibrated by the authors were employed for predicting the behaviour of the target in order to numerically reproduce the impact tests. The value of average in-plane stress of the plates is determined accounting for the collision of rigid-body impactor with masses of 50–150 gr and velocities of 400–1200 m/s. Moreover, the effects of stress waves induced as a result of lateral impact of the rigid-body impactor on the ultimate strength of the plates under uniaxial in-plane compression are also assessed. The results indicate that the ultimate strength of the plate decreases due to stress-wave creation and thus, it is required to take that into account. Besides, it is revealed that assuming the final damaged state of the plate after being laterally impacted by the rigid-body impactor as an initial condition, does not yield a correct response when evaluating its ultimate compressive strength under uniaxial in-plane compression.     

钻孔法检测在役混凝土梁残余预应力技术研究

为保证码头作业的安全,利用钻孔法测量了某在役预应力轨道梁梁底测点处的混凝土应变。根据物理关系计算了梁底现存应力,当检测出现应变片粘贴角度发生偏差时,采用修正系数的方法对采集到的应变计算梁底现存应力,取梁底应力的平均值。建立了考虑钢筋应力输出和混凝土压应力的有限元模型。根据有限元分析的结果,通过线性回归方法建立钢筋应力和梁底中心混凝土压应力的关系,计算出在役混凝土轨道梁的残余预应力,并与按规范法计算出的残余预应力进行比较。比较分析结果表明测量结果合理有效,具有较好的适用性和实用性。     

既有混凝土结构现存应力测试方法研究

混凝土实际应力水平是反映混凝土结构受力状况的最重要的指标之一,从而也是反映混凝土结构功能可靠性的主要指标。利用应力释放的力学原理,进行了既有钢筋混凝土结构现存应力测试研究,同时对应力测试结果的影响因素进行了系统的研究,并进行了相应的应力测试试验,验证了该方法的正确性,为准确评估现有结构承载力提供了可靠的试验方法。     

恒定荷载对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通常混凝土构件均处于受力状态,而对自由状态的混凝土试件开展耐久性研究很难真实地反映出混凝土构件的耐久性状况。本研究采用施加恒定压荷载和弯曲荷载的方式,研究荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:混凝土试件纯受弯段的氯离子浓度随弯曲应力水平的提高而增大,且混凝土内的氯离子渗透深度随应力水平的增加而增大。试件距暴露面相同深度处的氯离子浓度随着压应力水平的提高先减少后增大。混凝土试件的氯离子扩散系数随压应力水平提高而先减少后增大,压应力水平较低时可提高混凝土的抗氯离子渗透性能。对于典型的海洋工程高性能混凝土配合比,混凝土试件的弯曲应力与其恒定荷载影响因子之间呈近似指数函数关系,在混凝土结构耐久性设计中应考虑弯曲荷载对氯离子扩散系数的影响。     

砂岩机制砂C50箱梁混凝土配制及耐久性能研究

根据广西梧柳高速公路工程C50箱梁混凝土的设计要求,结合当地环境的腐蚀特点,开展了砂岩机制砂与天然河砂配制C50箱梁混凝土的配制技术研究。对比分析其在力学性能、抗裂性能、耐久性能及体积稳定性能方面的影响规律。研究结果表明,砂岩机制砂配制的C50箱梁混凝土工作性能与河砂混凝土相当,在力学性能、抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量方面均体现出优于河砂混凝土的性能特征。在选择适当的胶凝材料用量及掺合料掺量时,可配制出耐久性与体积稳定性比河砂混凝土更优的砂岩机制砂C50箱梁混凝土。     

硅烷浸渍混凝土耐酸雨性能的研究

采用酸雨模拟试验方法,研究了两种硅烷对不同配合比的混凝土耐酸雨性能的影响,重点研究了硅烷浸渍混凝土的外观、体积、质量、强度及吸水率与碳化深度等性能,并建立了硅烷浸渍混凝土的服役寿命预测模型。试验结果表明,无论是否浸渍硅烷,掺磨细高炉矿渣粉的混凝土耐酸雨性能明显优于不掺矿渣粉的混凝土。两种硅烷可有效提高混凝土耐酸雨性能,有效延长混凝土在酸雨环境下的服役寿命。6689硅烷浸渍混凝土的各项耐酸雨性能指标略优于6403硅烷。     

混凝土桥梁开裂机理和防裂措施研究

随着港区内桥梁建设日益发展和高性能混凝土广泛应用,桥梁混凝土开裂问题越来越引起重视。在桥梁工程设计中往往提出混凝土连续浇筑等特殊要求,导致桥梁工程中很多采用高墩、大跨结构,从而使温度控制和防止裂缝问题成为桥梁设计和施工过程中必须重点考虑的问题之一。主要结合实际工程中桥梁的设计与施工实践,利用有限元分析混凝土桥梁开裂机理,并研究混凝土桥梁温度场和温度应力特点,为桥梁工程混凝土开裂提供有效的防护措施。     

初始缺陷对加筋板结构极限强度的影响研究

采用非线性有限元软件Ansys研究包含3种初始缺陷加筋板结构在单轴压缩载荷作用下极限强度的变化趋势,即初始变形、残余应力和凹陷.以单筋单跨加筋板模型为研究对象,考虑初始变形,不同半径及不同速度的撞击球所形成的凹陷及残余应力对加筋板极限强度的影响.结果表明,初始缺陷的存在降低了结构的极限承载力,而且缺陷的叠加作用比单独缺陷存在时对结构极限强度的影响大;加筋板的极限强度随着凹陷深度的加深而减小;3种初始缺陷中,残余应力相对于初始变形和凹陷对结构极限强度的削弱影响更大.