二维数字试件中骨料模型分析

建立混凝土的细观数字试件,进行数值模拟试验,探讨骨料体积率、骨料级配对混凝土的力学性能的影响具有重要的意义。二维数字试件是采用广泛的一种模型,其中的骨料面积率、剖面级配与三维模型中的骨料体积率和体积级配的关系还没有专门的探讨,然而此项工作对二维数字试件的建立与应用具有很大影响。本文以计算机试验为手段,针对随机的三维骨料投放进行大量的计算机模拟试验,阐述骨料面积率、剖面级配与骨科体积率和三维级配的规律,建立了二维数字试件模型中骨料模型,为二维细观数字试件的研究奠定了基础。     

沥青混合料骨架结构抗剪强度特性的试验研究

采用悬浮密实结构AC-20I、骨架空隙结构AM-20及骨架密实结构SMA-20试样,对三种典型结构的沥青混合料抗剪强度进行了对比试验研究.试验采用粗骨料大型直剪仪,探讨了球形和椭球形集料对抗剪强度的影响.结果表明:从集料级配看,骨架结构形成的抗剪强度明显大于悬浮结构形成的抗剪强度;从集料形状看,椭球体集料构成结构的内摩擦角大于球形体集料构成结构的内摩擦角,而且,骨架密实结构对集料形状最为敏感.     

再生粗骨料混凝土干燥收缩特性理论模型

为研究再生粗骨料混凝土的干燥收缩特性,收集了现有12项研究与32组收缩数据并进行了比较,试验时间跨度为41~480 d,分析参数包括水灰比(0.36~0.68)、普通混凝土抗压强度(27~60 MPa)、再生粗骨料替换率(20%~100%)、相对湿度(43%~65%)、湿养护时间(1~28 d)和测量收缩的时间(41~480 d);通过比较试验数据和理论预测结果,利用基于天然骨料混凝土干燥收缩试验数据的多个统计指标,评估了现有ACI 209R-92模型、Bazant-Baweja B3模型以及FIB MC2010模型;采用基于Fathifazl等研究的方法来评估混凝土的干燥收缩增量;通过上述选定模型来评估再生粗骨料混凝土的干燥收缩率的增量,并使用评价残差、欧洲国际混凝土委员会(CEB)变异系数、CEB均方差与CEB偏差等统计指标评价了试验数据。研究结果表明:当将已知收缩行为的天然骨料混凝土的部分或全部粗骨料替换为已知残留砂浆含量的再生粗骨料,可以最准确地预测总收缩的演变;通过将残余砂浆系数应用于天然骨料混凝土的实测收缩量,可以相对准确地预测再生骨料混凝土的收缩;当再生粗骨料混凝土的替代率为20%~33%时,残余砂浆系数为1.03~1.08,当再生粗骨料混凝土的替代率为50%时,残余砂浆系数为1.07~1.16,即再生骨料混凝土的干燥收缩率比天然骨料混凝土的干燥收缩率增加了约16%或更小;当再生粗骨料混凝土的替代率为100%时,残余砂浆系数为1.18~1.76;当天然骨料混凝土的替代率大于50%时,再生粗骨料混凝土的干燥收缩率的增加相比天然骨料混凝土的干燥收缩率的增加更明显。由此可见,当前的研究方法可用于利用扩展的数据库进一步改进再生粗骨料混凝土干燥收缩行为的理论预测。      

单轴拉伸荷载作用下轻骨料混凝土断裂行为的细观力学模拟

从轻骨料混凝土的细观结构出发,将轻骨料混凝土看作是由砂浆基质、轻骨料以及它们之间的界面层组成的三相复合材料.用有限元方法研究其界面层对于宏观试样断裂特征及其强度影响,并模拟了轻骨料混凝土在单轴拉伸载荷作用下的破坏形式,验证了轻骨料的力学性能对于轻骨料混凝土的断裂所起的重要作用.     

基于构型力断裂准则的骨料干涉作用分析

为研究沥青混凝土内部裂纹初始构型（如裂纹初始偏转角,空间位置）的改变对裂纹扩展路径以及裂纹扩展方式的影响,以裂尖构型力为断裂准则,通过扩展有限元XFEM建立具有不同初始构型的裂纹模型,模拟裂纹经过单骨料和非对称双骨料的情况;从裂纹扩展路径和裂尖构型力变化等方面分析骨料干涉作用下裂纹初始构型对裂纹扩展的影响.结果表明：1）在单骨料干涉作用下,裂尖构型力随骨料与初始裂尖夹角的增大而逐渐增大,表明骨料对裂纹扩展的干涉作用逐渐减弱,当其超过60°后,骨料对裂纹扩展的干涉作用可忽略不计;2）在非对称双骨料干涉作用下,随着骨料圆心连线与x轴夹角的增大,双骨料对裂纹扩展干涉作用愈加明显,当其大于45°时,裂尖构型力明显偏小,即骨料对裂纹扩展表现出“止裂”效果;3）当裂纹初始偏转角发生改变时,单骨料与非对称双骨料对裂纹扩展的干涉作用具有相似性,其裂尖构型力随偏转角增大呈现先增加后减小的趋势;4）当偏转角为45°时,裂尖构型力偏大,意味着裂纹趋于非稳定状态,骨料对裂纹扩展的抑制效果较弱,致使骨料对沥青混合料抗裂性能的提高受到一定限制.     

基于骨料形态的细观混凝土建模与裂缝研究

为了更精确地模拟混凝土裂缝的扩展,提出了一种基于真实骨料形态的二维混凝土细观建模方法。该方法利用图像处理获取真实骨料的几何轮廓,通过骨料轮廓点在平面中的随机移动,形成真实骨料的随机生长。此外,建立了"先投放多边形-后投放外接圆"的骨料侵入判别方法,简化复杂多边形的侵入判断过程。通过三点弯曲梁数值模拟,分析了骨料椭圆度对裂缝路径扩展和宏观性能的影响,结果表明:骨料椭圆度越大,梁的抗弯极限强度越小,残余强度越大,对裂缝走向的导向和阻裂效应越明显。     

预应力混凝土桥梁T形梁徐变效应研究

预应力混凝土桥梁组合结构中，混凝土自身的徐变效应会对桥梁结构的可靠性产生重要影响。选择上海某特大桥作为研究对象，采用三分点加载方式在梁上加载10KN荷载，构建了网格划分后的混凝土T形梁有限元模型。根据徐变模型将徐变系数的计算公式导入到蠕变程序中，经过编译计算得到徐变模型下的时程曲线，实现了对预应力混凝土T形梁的徐变效应分析。结果表明，修改了有限元分析软件中自带的显示蠕变准则之后，文中徐变模型得到的混凝土T形梁徐变效应与实际情况更加贴近。     

钢渣细骨料混凝土单轴受压应力-应变关系试验研究

为研究钢渣细骨料在混凝土中的适用性及钢渣细骨料混凝土的轴压本构模型,进行了钢渣细骨料的物理化学性能试验,并对钢渣细骨料的稳定性进行测试分析;在此基础上,制备了6组不同钢渣细骨料掺量的钢渣混凝土立方体及棱柱体试件,研究了钢渣细骨料混凝土的单轴受压性能.研究结果表明：本文选用钢渣的游离氧化钙含量、压蒸粉化率均满足相关规范要求,适用于混凝土细骨料;钢渣细骨料混凝土破坏的脆性特征更加明显,比普通混凝土的抗压强度有明显提高;钢渣混凝土棱柱体抗压强度与立方体抗压强度比值为0.80～0.86;可依据Carreira and Chu模型及Wee模型对钢渣混凝土本构关系进行分段描述,分段式本构模型与实测钢渣细骨料混凝土的应力-应变曲线基本吻合.     

圆钢管混凝土桥墩弯矩-曲率关系分析

依据2个常用的钢管混凝土材料本构模型,采用纤维模型法编制了MATLAB计算程序,以分析钢管混凝土桥墩的截面弯矩-曲率关系.理论计算得到的弯矩-曲率关系曲线与国外学者进行的实验结果吻合较好,表明程序具有良好的适用性.并进一步分析了套箍系数、轴压比对钢管混凝土桥墩弯矩-曲率关系的影响.     

基于骨架-空隙理论的再生透水混凝土级配设计方法

将试算法与贝雷法相结合,提出一种适用于再生透水混凝土的再生骨料骨架-空隙级配设计方法。选取3个级配组配方案,先用试算法对再生粗骨料进行初步分档组配,再以贝雷法进行骨架效应验算分析。结果表明:矿质混合料中细档料与粗档料质量比为0.7~1.0时,再生透水混凝土中再生骨料级配易形成骨架,且骨架结构稳定;m(10~25 mm再生粗骨料)∶m(5~10 mm再生粗骨料)=64∶36~80∶20,可使再生骨料透水混凝土获得最优的级配范围。     

热应力作用下的混凝土表面开裂试验研究

结合新疆地区常见混凝土结构表面微裂缝病害,研究在较大温差下0次、30次、60次、120次热循环时集料与硬化水泥浆的界面结构变化,得出在其他条件不变情况下,随着热循环次数的不断增加,集料界面过渡区的微裂纹最终会发展为宏观微裂缝,这也说明混凝土材料的水泥基胶体和粗集料热性能存在较大差异。     

细集料粒径对沥青砂浆黏弹性参数影响程度的灰熵分析

对不同细集料粒径组成的沥青砂浆进行单轴压缩蠕变试验,用Burgers模型拟合蠕变试验结果,并通过灰熵法分析了细集料粒径对黏弹性参数的影响程度,以研究沥青砂浆的黏弹性特性。研究结果表明:1.18~2.36 mm档集料对黏弹性参数E1、E2、η2均产生显著的影响;小于0.075 mm档集料对4个黏弹性参数的影响程度都居于其次;2.36~4.75 mm档集料对参数η1的影响程度显著。     

提高道路混凝土耐磨性的措施

通过分析道路混凝土磨损机理和过程,认为混凝土中砂浆的耐磨性以及砂浆与粗集料的界面粘结力,是影响混凝土耐磨性的两个关键因素。探讨了提高混凝土耐磨性的措施。     

一种用于评定矿物掺和料抑制ASR有效性的试验方法

提出了一种用于评定矿物掺合料抑制ASR有效性的试验方法,该方法基于快速砂浆法,改进了试验的养护条件,对板岩骨料和1％玻璃模拟活性骨料进行了抑制试验研究,并与快速砂浆棒法试验结果进行了对比分析.结果表明:该方法能够反映出粉煤灰对ASR的抑制规律,2种方法最终判定结果相关性良好,可作为一种评定矿物掺合料抑制ASR有效性的试...     

基于混凝土细观结构的徐变逐步分析

分析了已有的混凝土徐变计算方法,提出了一种新的徐变计算方法,该方法分离了以骨料为主的弹性和以砂浆基质为主的滞弹性;采用了Kelvin链来模拟黏弹性并表现了混凝土的老化作用和滞后效应的时间;引入滞后效应时间比例因子考虑时间对混凝土滞后效应的响应速度。实例分析结果表明:混凝土结构变化过程受其滞弹性影响较大而最终状态几乎不受影响,时间比例因子在结构卸载或反复荷载的作用下对混凝土材料的特性影响明显。     

基于混凝土细观结构的徐变逐步分析

分析了已有的混凝土徐变计算方法,提出了一种新的徐变计算方法,该方法分离了以骨料为主的弹性和以砂浆基质为主的滞弹性;采用了Kelvin链来模拟黏弹性并表现了混凝土的老化作用和滞后效应的时间;引入滞后效应时间比例因子考虑时间对混凝土滞后效应的响应速度。实例分析结果表明:混凝土结构变化过程受其滞弹性影响较大而最终状态几乎不受影响,时间比例因子在结构卸载或反复荷载的作用下对混凝土材料的特性影响明显。     

钢筋混凝土偏心受压柱长期变形随机分析

混凝土收缩徐变具有显著的不确定性,需要采用随机方法进行有概率保证意义的长期变形分析.采用基于响应面的蒙特卡洛抽样技术,将GL2000模型中影响混凝土结构长期变形的因素作为随机变量,建立了混凝土结构的长期变形随机性分析模型.利用该模型进行了钢筋混凝土偏心受压柱长期变形随机分析,并考察了混凝土抗拉强度对长期变形的影响.在算例中,当偏心率接近1.0时,抗拉强度的敏感性系数达到峰值0.6,然后逐渐降低;当偏心率为1.6时,抗拉强度的敏感性系数基本为0.分析结果表明,钢筋混凝土柱开裂前,混凝土抗拉强度对其长期变形没有影响;随着偏心率的增大,混凝土开裂程度加深,其对长期变形的影响逐渐增大至峰值而后逐渐减小.