沥青混凝土材料细观损伤的数值模拟

在对沥青路面心样进行轴向压缩疲劳试验时,结合CT扫描技术拍摄了不同疲劳阶段下沥青混凝土的细观结构图像,利用细观力学及断裂力学方法建立了一细观模型,运用有限元程序对试件的宏观裂纹形成这一复杂过程进行了模拟。结果表明,该模型能有效模拟材料的损伤演化过程,在有限的实验研究基础上,运用细观力学方法数值模拟沥青混凝土的力学性能是可行的,以弥补试验的不足。     

海洋环境下饱水混凝土氯离子侵蚀数值试验三维随机细观分析

为研究海洋环境下饱水状态混凝土中氯离子侵蚀的规律,基于Fick第二定律,在已有的研究基础上,推导出综合考虑混凝土对氯离子结合效应、氯离子扩散试件依赖性、表面氯离子浓度、离子静电场作用、温度、混凝土内部响度湿度影响的氯离子扩散方程。将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料,并利用MATLAB编制相应程序,从而实现了细观层次三维随机混凝土几何模型的生成。基于MATLAB平台研制了mat2scr 2017程序,将MATLAB中图形文件数据读入SCR脚本文件中,实现了MATLAB图形向CAD图形的转换,极大地提高了随机混凝土模型的通用性。研究成果表明：细观层次上的物质传输浓度分布和数值上与宏观层次都有显著区别,氯离子在混凝土中的传输具有显著的随机性,相同骨料含量的混凝土试件同一深度的氯离子含量是随机变量,骨料对氯离子传输具有显著地阻碍作用,骨料改变了氯离子在混凝土中的传输路径,氯离子分布在骨料周围有绕流现象。     

基于混凝土细观模拟的盖梁裂缝成因分析

钢筋混凝土桥梁出现裂缝是常见病害,以往对裂缝研究都是从宏观角度考虑,不能很好地反映裂缝从产生到扩展的过程。现从混凝土裂缝形成机理进行分析,对混凝土随机骨料模型进行开裂数值试验,建立混凝土损伤变量与应变关系,并结合实桥盖梁出现裂缝的案例,建立盖梁损伤前后模型来验证裂缝成因。     

级配碎石直剪试验的细观分析

基于颗粒流理论及其PFC2D程序,在细观层次上从数值分析角度研究了碎石的直剪试验,从而揭示了其抗剪强度和变形机理。研究中针对碎石提出了一种随机计算模型,并给出了随机模型的实现方法,同时对该随机模型的算法可靠性进行了验证。文中探讨了在直接剪切试验中碎石的抗剪强度随位移的变化以及最大粒径、竖向压力对其影响,并从细观力学的角度上描述了直剪试验过程中颗粒的运动机理。直剪试验过程中的碎石细观结构变化的颗粒流仿真,是关于碎石细观力学特征与宏观力学响应相关联的初步研究。     

新型钢桥面铺装材料细观模型研究及数值模拟

通过计算机仿真模拟,研究了新型钢桥面铺装材料橡胶混凝土类非均质材料分析和设计的新思路.按照蒙特卡罗方法,开发程序建立了基于瓦拉文公式并且能较真实地反映非均质材料细观结构及其力学性能的二维随机多边形骨料模型;运用ANSYS有限元软件对随机骨料模型进行数值模拟,初步分析了在静载作用下橡胶混凝土的抗压力学性能.     

混凝土直剪力学性能的数值模拟研究

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,在细观层次上将混凝土看成是由硬化水泥砂浆体、粗骨料颗粒及二者间的黏结带构成的三相非均质复合材料。利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和直剪,并对其直剪破坏进行了研究。结果表明:骨料与砂浆的界面是混凝土直剪破坏的薄弱环节,采用数值模拟的计算方法基本可行。     

钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模拟

针对捻制构造钢绞线非均匀锈蚀引起的混凝土胀裂问题,该文建立钢绞线锈蚀产物非均匀膨胀模型和钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模型。混凝土材料被模拟为由砂浆基质、骨料、界面层所组成的三相复合材料,并通过嵌入黏聚单元模拟由钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂行为。通过与已有试验对比验证所建模型的合理性,并分析混凝土保护层厚度与骨料含量对锈胀裂缝宽度的影响。结果表明：所建立的非均匀细观数值模型能够合理地模拟钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂全过程。考虑钢绞线非均匀锈蚀特征可以有效地提高锈胀裂缝预测精度。锈胀裂缝宽度随混凝土保护层厚度减小而增大,随混凝土中骨料含量增大而减小。     

基于随机骨料模型的混凝土劈拉强度数值模拟

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土劈拉的细观损伤断裂,并对其劈拉破坏过程进行了研究。结果表明：该种随机骨料的数值模拟方法基本可行．混凝土骨料与砂浆的界面是其劈拉破坏的薄弱环节。     

沥青混凝土材料细观损伤演化研究

在对沥青路面芯样进行轴向压缩疲劳试验时,结合CT扫描技术拍摄了不同疲劳阶段下沥青混凝土的细观结构图像,利用CT图像计算分析试件疲劳损伤演化过程,提出相应的损伤变量并获得材料的损伤演化方程。在有限的试验研究基础上,运用该方法研究不同级配条件下的沥青混凝土的损伤演化是可行的。     

岩石破坏全过程的CT细观损伤演化机理动态分析

利用最新研制的与ＣＴ机配套的专用加载设备，进行了三轴（单）荷载作用下岩石破坏全 细观损伤扩展规律的动态ＣＴ试验。得到了在不同葆载作用下岩石从微孔洞坟密到微裂纹萌生、分叉、发展、断鲜明、破坏直到卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图像。对得到的ＣＴ数等进行了分析，给出了应力损伤门槛值，得到损失扩展的初步规律。     

RC梁四点弯曲加载应力自漏磁信号检测试验

为了给桥梁结构的健康检测提供参考,将金属磁记忆检测技术引入到钢筋混凝土(RC)梁内部钢筋的应力检测当中,进行了钢筋混凝土T形截面梁四点弯曲加载应力自漏磁信号检测试验.利用基于金属磁记忆的三维扫描检测装置采集了试件在不同荷载下的自漏磁信号,并对不同提离高度和多条扫描路径下的磁信号进行分析,得到了钢筋混凝土T形截面梁在不同...     

混凝土梁开裂后的变形规律研究

以混凝土梁为例,研究混凝土结构开裂后的位移变化规律。用ANSYS软件建立混凝土简支梁与连续梁模型,在其上施加均布荷载,通过减少单元来模拟梁内裂缝情况。分别模拟不同宽度、不同深度、不同位置的裂缝,并观察混凝土梁最大位移的变化及梁整体变形特征的改变。研究结果表明:裂缝宽度对混凝土梁的最大位移影响不大;裂缝深度对混凝土梁的最大位移影响显著,且裂缝越深对梁的最大位移影响越大;同时,裂缝位置对梁体最大位移变化影响较大,且梁内出现裂缝会使梁内最大位移的位置发生变化,裂缝越深这种变化越显著。     

混凝土箱梁桥断面竖向温度梯度的测试与分析

随着热量的流动,裂缝会出现和扩展,从而抑制热量流动,并引起结构的应力重分布。此外,对桥梁的温度分布及由此引起的变形规律的正确认识,有助于在施工中修正桥梁的定位偏差。该文介绍测试技术和热电偶在横向坡度4%的混凝土箱梁桥沿桥墩附近及四分之一跨截面的布置情况。当天气晴朗或多云时,修建期间桥面混凝土温度分布曲线不再是直线,而是呈抛物线,最大值出现在高度较高的腹板顶面。此外,该文通过对大量试验数据的分析,总结出桥梁断面温度梯度分布与气候条件的关系,这些气候资料来自现场实测和当地气象局。最后,根据气候条件提出在广州地区横坡为4%的混凝土箱梁桥的温度梯度模式。     

预应力混凝土连续箱梁裂缝成因分析

对预应力混凝土连续箱梁裂缝产生的原因进行分析,并针对施工和设计所引起的荷载裂缝提出处治措施。     

预应力高强混凝土梁极限承载力分析

针对高强混凝土材料力学行为的特殊性，考虑材料非线性的影响，通过将普通钢筋均匀“涂抹”于混凝土中，建立综合本构关系矩阵，将由此形成的普通钢筋与混凝土匀质材料整体离散为实体单元，并将预应力钢筋离散为独立的一维单元，用有限元法对预应力高强混凝土T型梁进行了极限承载力分析研究，给出了梁受力全过程矿．厂曲线，分析了其受力变形和破坏特点。为方便结构工程师参考，还对影响预应力高强混凝土梁极限承载力的主要结构参数（配筋率、高跨比等）进行了分析计算，推荐了这些参数的合理取值范围。     

缓粘结预应力混凝土梁极限承载力试验

通过4根预应力混凝土梁的极限承载力试验,分别对其开裂荷载、破坏荷载、控制截面应力、裂缝与变形进行了测试,对比了缓粘结与普通预应力混凝土梁的受力性能差异。从试验结果来看,缓粘结预应力混凝土梁具有较好的受力性能,缓粘结与普通预应力混凝土梁的挠度、应变实测数据变化规律基本一致。跨中截面体内应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的体内应变变化规律吻合较好。跨中截面钢筋应变与混凝土应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的应变变化规律基本一致,缓粘结预应力混凝土梁的实测值相对较大。缓粘结预应力混凝土梁的实际开裂荷载、破坏荷载大于普通预应力混凝土梁,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大6%、10%,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的破坏荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大4%、3%。缓粘结预应力混凝土梁裂缝宽度实测值较普通混凝土梁相对较小,表明缓粘结预应力筋与混凝土之间具有足够的粘结力。     

混凝土曲线梁桥支座偏心设置分析研究

以一座四跨曲线梁桥为背景,采用单主梁法建立空间有限元模型,对不同中支座偏心距情况下恒载、活载支座竖向反力进行了计算分析。结果显示,支座反力主要受恒载分配的影响,各种偏心距情况下活载反力变化幅度较小。支座偏心设置方法可用于类似桥梁的设计。     

公路预应力空心板梁桥单梁试验及评定

为了对公路预应力混凝土空心板梁旧桥的承载力进行评定,采用单梁试验及承载力评价方法。选取病害较重、横向分布系数较大位置的空心板梁,按铰接板法计算空心板跨中的横向分布系数,按照形心高度、面积和惯性矩不变的原则,将空心板等效为工字形截面,计算出单梁承载力和相应的理论应力值及挠度值。对单梁进行试验加载并测试其应力和挠度,通过理论值与实测值的对比,评估单梁的结构性能。通过对一座13m跨径预应力空心板梁桥单梁试验及受力性能进行评价,证明了单梁试验是一种实用有效的方法。     

预制节段干接缝体外预应力混凝土简支梁抗剪性能试验

预制节段干接缝体外预应力混凝土梁是一种适应于快速化施工的新型桥梁结构形式,然而预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的斜截面抗剪破坏机理尚不明确。针对此类状况以文献[18]中推荐的箱型截面为原型,进行4根预制节段干接缝体外预应力混凝土梁和3根整体式体外预应力混凝土梁的1：8缩尺模型试验,揭示不同剪跨比（1.5,2.0和2.5）、接缝类型（整体式接缝和干接缝）以及接缝数量（2和4）对预制节段干接缝体外预应力混凝土梁斜截面抗剪性能的影响。在试验过程中观测裂缝的发展,记录体外束应力增量、挠度发展规律、接缝张开情况和破坏形态。试验结果表明：体外预应力预制节段干接缝混凝土梁在键齿处容易产生裂缝;剪跨比是影响节段梁和整体梁抗剪承载力的主要因素,随着剪跨比增大,节段梁和整体梁的抗剪承载力明显降低;在剪跨比小于或等于2.0时,预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的抗剪承载力小于相应的整体式混凝土梁的抗剪承载力;根据节段式混凝土梁的接缝是否张开,节段式混凝土梁的受力过程可划分为接缝张开前、后2个阶段;在接缝张开前,节段式混凝土梁的力学行为与整体式混凝土梁的无异;接缝张开前、后,节段式混凝土梁的力学行为发生改变;接缝是控制梁抗剪承载力的主要因素,但接缝数量对节段式混凝土梁抗剪承载力的影响不显著。     

钢-混凝土组合梁中混凝土翼板的收缩应力

忽略钢-混凝土组合梁界面滑移,认为混凝土收缩引起的横截面变形符合平截面假定,由此建立混凝土收缩内力平衡方程和收缩应力计算公式。提出考虑混凝土收缩影响的组合梁混凝土开裂弯矩计算公式,以及混凝土收缩引起的组合梁挠度计算公式。算例表明,在进行组合梁混凝土的抗裂分析时,混凝土的收缩应力不容忽视。混凝土收缩引起的组合梁挠曲变形随组合梁跨高比的增大而迅速增加,大跨度组合梁的收缩挠度可以得到跨度的1/1000以上。对于混凝土翼板恒定的变截面组合梁,混凝土的收缩应力基本不随截面变化。组合梁混凝土收缩应力随混凝土翼板配筋率的提高而增加,但总的变化幅度不大。