混凝土材料的累积损伤破坏准则

本文基于混凝土材料疲劳损伤累积与破坏的试验结果分析，指出混凝土材料的疲劳破坏用一个确定的临界损伤值描述具有不合理性，提出了一个非线性累积损伤破坏准则，该准则抛弃了以确定的临界损伤值为描述疲劳破坏的概念，试验表明本文的非生准则与试验结果具有良好的吻合性，并给出了利用该准则预测变幅疲劳荷载下材料寿命的方法，以及基于该准则推导混凝土材料Ｓ－Ｎ曲线的原理及与试验结果的比较。     

超短钢纤维混凝土压剪破坏机理研究

利用楔形剪切仪对纤维体积含量分别为0,1.5%和3.0%,边长为7.0 cm的立方体试块开展了压剪破坏试验,并从宏观和细微观上对它们的破坏机理进行了分析比较.结果表明,钢纤维混凝土具有明显的抗剪和止裂功效.同时,根据试件的破坏形态,采用了混凝土"双剪强度理论"对试验所得的数据进行分析,建立了超短钢纤维增强混凝土的压剪破坏准则,其结果与试验数据吻合较好.此外,还探讨了混凝土强度指标与纤维体积含量间的关系.     

反复荷载作用下的混凝土损伤本构模型

混凝土损伤模型的研究,实际上是研究混凝土材料的本构行为。在外界因素作用下,材料的累积变形引起结构内部损伤发展,最终的损伤将产生宏观裂缝直至整个结构破坏。根据Najar损伤理论,提出了新的分段曲线混凝土受压损伤变量模型和混凝土受拉软化段损伤变量模型,给出了不同强度混凝土损伤变量方程和损伤演化方程。通过计算对比分析认为,建议的损伤模型与已有的混凝土本构模型较吻合。该方法的优点是参数少,不同的混凝土强度有确定的损伤演变方程,可以动态分析混凝土的累积损伤程度。在此基础上,根据已有混凝土反复荷载作用下的滞回规则,建立了在某一循环荷载下的加载、再加载、卸载路径下的损伤本构模型,该模型考虑了混凝土在反复荷载作用下的应力跌落、裂面效应、强度下降、刚度退化等力学性能。应用本文建议的模型进行反复荷载下的截面损伤计算,试验结果与文献计算结果较吻合。     

混凝土单轴受压时的徐变损伤研究

混凝土徐变是指混凝土在持续应力作用下,应变随时间而持续增长的特性.一般认为,混凝土徐变产生的主要原因包括混凝土裂纹的扩展和水泥浆体的蠕变.应力水平较低时,混凝土的徐变以水泥浆体的蠕变为主;应力较高时,徐变由水泥浆体的蠕变和混凝土材料内部的损伤两者构成.本文研究了线性徐变、非线性徐变、破坏徐变等的变形特征,以及混凝土在持续高应力作用下的损伤徐变规律,给出了简化的徐变损伤度曲线.该损伤度曲线比较直观地给出了在不同持续应力值下混凝土内部损伤的演变规律,可为混凝土材料的损伤机理研究提供一定的参考.     

按能量原理建立强度理论的新探索与展望

现有的强度理论都是建立在通过实验观察破坏现象而提出的，各不相同的假设基础之上，缺少一个理论框架，本文提出按最小耗能原理来建立力学强度理论，并按此思路导出了Ｍｉｓｅｓ屈服准则和一个新的强度准则，以上工作表明，有可能针对不同材料在屈服或破坏时的不同耗能机制，在一个统一的理论框架下，按同一模式建立起与之相应的屈服或破坏准则，从而形成一个新的强度理论体系。     

混凝土弯曲疲劳累积损伤性能研究

本文在室内混凝土试件弯曲疲劳试验的基础上，研究了素混凝土受弯试件在变幅重复荷载作用下的弯曲疲劳累积损伤性能，在对试验结果分析的基础上，证明了变幅疲劳荷载的大小和加载顺序对混凝土弯曲疲劳破坏有较大的影响，当疲劳荷载由小变大时，累积损伤量大于１，当疲劳荷载由大变小时，累积损伤量小于１，Ｐ－Ｍ线性累积损伤准则不适于混凝土弯曲疲劳破坏，同时验证了非线性疲劳累积损伤理论的合理性。     

列车荷载对CRTSⅠ型板式轨道疲劳损伤的影响研究

为研究CRTSI型轨道板及CA砂浆层在列车疲劳荷载作用下的疲劳损伤,按照轮轨力的正态分布规律及疲劳荷载编谱方法中的单参数计数法将列车荷载简化为2种疲劳荷载谱,通过建立的弹性地基梁-体模型计算了列车疲劳荷载作用下轨道板及CA砂浆应力值,采用Miner线性准则及以应力为基础的疲劳寿命计算方法,分别计算了轨道板混凝土及CA砂浆在60年服役期内的疲劳损伤。理论分析结果表明:仅考虑列车疲劳荷载作用时,轨道板混凝土及CA砂浆材料在60年服役期不会发生疲劳破坏;不同的疲劳荷载谱对轨道板及CA砂浆的疲劳损伤几乎没有影响。     

隧道衬砌混凝土爆破损伤累积规律试验研究

针对隧道衬砌混凝土爆破振动损伤累积问题,设计混凝土爆破损伤累积试验,对试块进行超声波波速测试并计算损伤值,拟合累积损伤值与爆破循环次数比之间的函数。试验结果表明,爆破振动损伤随着爆破作用次数的增加而持续增加,混凝土爆破振动累积损伤与爆破循环次数比之间存在三次多项式函数关系,爆破振动损伤累积经历了初期缓慢增长、中期快速增长和后期突变增长三个阶段。震动区测点在多次爆破振动荷载作用下,首先引起混凝土内部原生裂纹尖端局部损伤变形,随后微裂纹扩展形成细观裂纹,最后细观裂纹扩展贯通直至形成宏观裂缝,混凝土试块强度大幅度下降,累积损伤进入突变阶段后混凝土在较低损伤值条件下即可发生突然断裂破坏。     

采用CFRP加固受损混凝土圆柱体的试验研究

通过对CFRP(碳纤维布)加固受损混凝土圆柱体与CFRP加固未受损混凝土圆柱体的试验研究,测得CFRP加固后的极限强度和变形值,并与未加固混凝土圆柱体试件的强度和变形值进行了对比分析,并分析了CFRP加固混凝土圆柱体的破坏特征,为实际工程的加固提供了试验依据.     

考虑初始应力各向异性弹塑性岩土体小孔扩张解

针对扩孔问题,从扩孔孔周岩土体相似机理出发,基于统一强度破坏准则模拟弹塑性区的本构关系,对初始应力各向异性条件下扩孔问题进行研究.首先,弹性区采用小应变理论分析.而后,基于大应变理论和统一强度破坏准则,利用孔周土颗粒速度与位移的关系,建立速度微分方程.然后,结合相似解技术和边界条件给出扩孔半径比计算公式,再结合弹塑性区...     

基于疲劳损伤机理的混凝土冻融劣化模型分析

结合动弹性模量相对值的变化特点,对不同系列的混凝土试件进行了抗冻试验,基于疲劳损伤机理建立了混凝土冻融劣化模型,并引用相关试验数据对模型进行了验证,结果表明建立的模型与冻融试验数据相关性非常好,能够较好地反映混凝土冻融损伤劣化规律,可作为预测混凝土冻融损伤和寿命的新方法。     

隧道下穿运营机场跑道的爆破振动安全判据研究

以我国第一座采用钻爆法下穿运营机场跑道的隧道恩施金凤大道许家坪隧道工程为依托,开展对机场跑道的爆破动力安全判据的研究。首先基于应力波传播理论及极限拉应力准则,对爆炸应力波传播至机场跑道上表面(即自由面)处发生的反射进行理论分析,建立基于混凝土跑道结构安全的爆破振动速度判据模型,并提出跑道的爆破振动速度安全阈值;同时,基于数值模拟,从统计角度建立拉应力峰值与质点振动速度峰值之间的函数关系,求解得到机场跑道的爆破振动速度安全阈值。最后,将理论分析结果、数值计算分析与《爆破安全规程》进行对比分析,最终确定机场跑道的爆破振动速度安全判据,为在隧道下穿机场跑道爆破施工提供了依据。     

无砟轨道沥青混凝土支承层准静态设计方法

沥青混凝土铺装轨道结构中,沥青混凝土支承层的厚度设计目前以经验为主。本文建立了轨道板在均布荷载作用下的层状弹性体系理论模型,应用有限元分析和实测数据验证了理论模型的有效性,提出以沥青混凝土层层底拉应变、路基面竖向应力、路基面竖向位移为关键设计指标的沥青混凝土支承层厚度准静态设计方法,并进行了实例设计。结果表明:理论分析结果相比有限元计算结果偏于保守,两者都在实测数据取值范围内;理论模型修正后可用于无砟轨道沥青混凝土支承层的厚度设计;设计指标的阈值可控制设计层的最小适宜厚度。     

基于KENTRACK的铁路沥青混凝土底砟层疲劳特性评价

重复动载疲劳损伤是沥青混凝土底砟层的破坏形式之一。本文建立了沥青混凝土底砟层的三维有限元分析模型,分析其在列车荷载作用下的受力变形特性。采用KENTRACK设计方法分析了沥青混凝土底砟层的疲劳寿命。结果表明:沥青混凝土底砟层等厚度替代基床表层的路基结构形式在列车荷载作用下基床表层的竖向动变形和振动加速度明显减小;沥青混凝土底砟层的层底拉应变在10×10^-6~90×10^-6,处于较低水平;沥青混凝土底砟层具有良好的疲劳耐久性,可用于工程实践。     

混凝土动态力学性能蒙特卡洛法模拟计算研究

采用蒙特卡洛方法建立随机骨料模型,应用断裂力学原理建立材料破损有限单元刚度矩阵,编制非线形动态力学方程求解程序,在细观结构层次上进行混凝土动态力学性能模拟计算,得到了混凝土试块中裂缝产生、开展,直至混凝土试块破坏的全部形态和过程,能较好地与实验结果相吻合,证明了本方法可以成为有效研究混凝土材料动态力学性能的新途径、新手段。     

华县制梁场001号梁体混凝土质量检测与研究

研究目的:预制梁混凝土表面经常出现外观颜色明显差异的现象,采用非金属超声波探伤技术简捷快速进行质量检测,并应用误差理论进行数据分析研究,可对梁体混凝土结构缺陷和表面颜色差异进行区分。研究结果:对混凝土体内的缺陷,应用非金属超声波探伤技术检测是一种简捷快速的方法。应用误差理论进行数据分析研究,对梁体混凝土结构缺陷和表面颜色差异进行了区分。     

体外预应力加固重载铁路盖板涵试验研究

目前大秦铁路运输荷载日趋增加,桥梁的既有损伤不断加重,桥梁不断老化,破损。通过既有盖板涵承载力评估可知,盖板涵混凝土压应力已经超出规范要求。为了改善盖板的受力性能,提高盖板的承载能力,对盖板进行体外预应力加固。根据已加固盖板的室内静载试验和200万次疲劳试验,结合数据研究体外预应力的加固效果。结果表明,体外预应力加固可以大幅度提高盖板的承载能力,在正常使用状态混凝土压应力最大降低约32%。最后,根据力学理论推导体外筋应力增量计算公式,借助试验结果验证理论计算的准确性,为体外预应力加固的实际施工提供理论指导。     

外贴碳纤维布加固大比例钢筋混凝土梁抗弯性能

以某类铁路桥梁为原型,通过5根粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁的1/3比例模型试验,研究了梁表面处理方式和加固前预载历史对加固梁抗弯能力和破坏形态的影响。试验结果表明,粘贴表面打磨的梁发生纤维布带面层剥离破坏,而凿毛处理时最终破坏均为混凝土压碎;若不出现剥离破坏,则碳纤维布具有良好的加固效果;加固时,梁上既有荷载越小,则加固效果越好。基于《规程》(CECS146:2003)的基本假定,考虑既有荷载的影响,对本文试件的屈服弯矩和极限弯矩进行理论分析,其结果与实测值较吻合,说明《规程》中计算屈服后压碎时的的正截面承载力公式对碳纤维布加固较大尺度、较高配筋混凝土梁也是适用的。     

基于非线性破坏准则的挡土墙被动土压力上限分析

传统的挡土墙土压力计算基于Mohr-Coulomb线性破坏准则,但大量试验数据表明,土体破坏时最大主应力和最小主应力的关系是非线性的。为此,基于Mohr-Coulomb非线性破坏准则,将挡土墙后填土划分为多个刚性滑块组成的破坏机构,根据极限分析中的上限理论建立容许的速度场。根据岩土实际应力情况,不同边界采用不同的切线强度计算参数,提出一种"多切线法",推导得出挡土墙被动土压力的解析表达式,通过大型数学规划理论优化得到最优上限解。计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人成果一致;非线性参数m、超载q、初始黏结力C0对被动土压力有重要影响;与单切线法相比,采用多切线法理论上更加严密,计算结果更接近真实值,具有较高的实用价值。