碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构关系

碳纤维混凝土受压应力-应变全曲线研究是对其基本力学性能进行全面认识的基础,也是表现碳纤维混凝土基本受压特性的综合宏观反映。对9组（碳纤维体积分数分别为0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%,1.6%）碳纤维混凝土试件进行了立方体和棱柱体抗压强度试验,结果表明碳纤维混凝土立方体和棱柱体抗压强度随碳纤维体积分数的增加呈下降趋势,峰值应变随碳纤维体积分数的增加呈增大趋势。基于各体积分数碳纤维混凝土的棱柱体抗压强度和峰值应变的试验数据,拟合得到了棱柱体抗压强度和峰值应变与体积分数之间的函数表达式。利用微机控制电液伺服压力试验机测定了9组碳纤维混凝土应力-应变全曲线,参照非线弹性理论的混凝土单轴受压应力-应变本构模型,根据测得的全曲线应力-应变数据,拟合得到了应力-应变全曲线上升段表达式参数和下降段表达式参数,最后给出了基于碳纤维体积分数变化的碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构方程。     

海水集料混凝土抗压强度及配合比试验研究

海水集料混凝土利用球形SAP形成内部球孔,是一种基于内部孔结构的新型混凝土。对水泥用量、球形SAP体积分数、水胶比和复合外加剂质量分数4个因素,各取4个水平进行正交试验,采用极差分析和方差分析归纳各因素对海水集料混凝土抗压强度的影响。结果表明:球形SAP体积分数对抗压强度的影响最大,其次是水泥用量和水胶比,复合外加剂质量分数的影响最小。在正交试验的基础上,将海水集料混凝土中球形SAP体积率视为孔隙率,得到一系列抗压强度的回归关系式,提出基于经验公式的海水集料混凝土配合比设计方法。     

海水集料混凝土基本力学性能试验研究

海水集料混凝土是利用球形高性能吸水树脂及水泥基质制备而成的新型多孔混凝土材料,以孔隙率为变量,对海水集料混凝土进行基本力学性能试验,建立了孔隙率与抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量之间的经验公式,结果表明海水集料混凝土立方体受压破坏形式受孔隙率影响较为明显,孔隙率为35%及以下时表现为劈裂破坏,35%以上时表现为剪切破坏。     

非金筋材海水集料混凝土梁正截面承载力分析与试验研究

对非金筋材海水集料混凝土梁正截面承载力设计方法进行了研究,基于刚度控制和蠕变特性分析了梁构件的受弯性能,提出非金筋材海水集料混凝土梁的设计建议以及其极限弯矩、开裂弯矩的建议计算公式。制作4根6 m长的碳-玻纤维筋海水集料混凝土梁,采用两点加载的方式进行弯曲试验,研究了非金筋材海水集料混凝土梁的破坏形式及受弯变形性能,测定了梁构件的开裂荷载和极限荷载值,结果表明设计建议合理,方法具有适用性,承载力计算值与试验结果吻合较好。     

基于强度折减法的海底隧道强震破坏机理

将强度折减法引入强震作用下的海底隧道衬砌结构安全稳定性研究,利用FLAC3D软件建立了海底隧道-岩土体-海水相互作用的强度折减法数值模型,综合考虑海底隧道衬砌在强震作用下的位移、剪应变增量和塑性区变化,确定了海底隧道衬砌局部破坏的极限平衡状态和整体破坏的极限平衡状态,分析了海底隧道衬砌在强震作用下的破坏机理。结果表明:海底隧道衬砌在水平地震波的作用下,主要是围岩变形导致隧道衬砌破坏;隧道衬砌破坏位置发生在右侧侧墙中部,破坏形式为剪切破坏;隧道衬砌局部破坏的极限安全系数为1.47,整体破坏的极限安全系数为1.8,2种安全系数的极限状态可对应结构设计中的正常使用极限状态和承载力极限状态。研究成果可为海底隧道衬砌设计提供理论依据。     

Q_2黄土调整吸力的非饱和三轴压缩试验研究

通过对Q2黄土进行调整吸力的非饱和三轴压缩试验,研究了浸水湿化程度对Q2黄土力学特性的影响。试验表明:不同浸水湿化程度的Q2黄土,其应力应变曲线为弱软化型,浸水湿化程度越高,软化程度越弱,浸水湿化至饱和时可近似看作理想硬化型;轴向应变较小时,Q2黄土的天然结构保持良好,应力随应变的增大而增大,随着轴向应变进一步增大,其天然结构逐渐被破坏,应力随之先缓慢上升后逐渐减小直至稳定;浸水湿化会同时引起土体应力状态和土体结构的改变,屈服应力随浸水湿化程度的提高而减小,在浸水湿化接近饱和时屈服应力变化最快,土体结构变化最大;形成年代早的Q2黄土细粒质量分数高,结构特征区别于Q3黄土,因而呈现出不同的力学特征。     

激光熔覆搭接过程残余应力应变的有限元计算

激光熔覆过程中产生的残余应力与应变对熔覆层的裂纹开裂倾向有重要影响。利用有限元法对激光多道搭接过程熔覆层的残余应力和应变进行计算,计算过程中主要考虑瞬时温度变化引起的热应力、σ-ε曲线、有限元网格、力学边界条件4个方面。热应力主要在温度场计算结果的基础上求得;σ-ε曲线采用的是线性强化材料的弹塑性曲线;有限元网格主要采用分区划分的形式进行。通过计算,得到了搭接后的熔覆层上关键点的残余应力和应变分别为1 400 MPa和2.2×10^-2。结果表明：搭接熔覆层交界处的点产生焊趾裂纹的倾向最大,第1道熔覆顶点处产生横向裂纹的倾向次之。     

海底隧道强震动力响应及其极限状态研究

以某海底沉管隧道为例,利用强度折减法对沉管隧道在强震作用下的动力响应进行分析,采用钢筋混凝土等效模型,以极限应变值分析沉管隧道的整体破坏极限状态。研究结果表明:水平地震荷载作用下,由于受到周围土层的约束作用,沉管水平向位移变化不大;但在地震、海水及淤泥等荷载的共同作用下,沉管顶板两端的素混凝土单元将产生拉伸、剪切破坏,钢筋混凝土等效单元产生剪切破坏。此外,还得到了强震作用下海底沉管隧道的整体破坏极限状态及其相应的安全系数。研究成果可为海底隧道抗震设计提供参考。     

轻集料钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

轻集料混凝土应用于港口工程是一个待研究的课题.通过对4根轻集料钢筋混凝土梁和2根普通混凝土梁进行的抗弯对比试验,研究了轻集料钢筋混凝土粱的抗弯力学性能.结果表明,轻集料钢筋混凝土梁在承受正常荷载时,其力学性能与普通混凝土梁相比无明显差异;在破坏时脆性较同等级普通混凝土粱略大,延性略差.但考虑到轻集料混凝土的优点,在实际工程中可代替普通混凝土受弯构件工作.     

高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。     

菌液脲酶活性对珊瑚砂微生物固化效果的影响

使用不同脲酶活性的菌液对珊瑚砂进行微生物固化试验,分析了固化后试样的渗透特性、干密度增量分数、无侧限抗压强度与应力-应变曲线特征,研究了菌液脲酶活性对珊瑚砂微生物固化效果的影响。试验结果表明:脲酶活性为0.5 mmol/(L·min)的菌液,固化反应速率较慢、产物偏少;脲酶活性为1.0~1.5 mmol/(L·min)的菌液,固化后的珊瑚砂试样渗透系数降低了约2个数量级,固化生成的碳酸钙量多且分布较均匀,具有较高的抗压强度;脲酶活性为2.0~2.5 mmol/(L·min)的菌液,固化反应速率过快,导致试样上部易被碳酸钙堵塞,固化不均匀,应力-应变曲线形态不规则。菌液脲酶活性会影响珊瑚砂微生物固化生成的碳酸钙总量,试验中脲酶活性为1.5 mmol/(L·min)的菌液固化效果最好,珊瑚砂试样强度高、均匀性好,应力-应变曲线较为平滑。     

流变围岩的特征曲线

本文应用非线性粘弹性模型,对围岩特征曲线随时间的变化进行了有限元计算分析,并对初始模量,强度围压比的影响,以及岩石破坏后特征,强度载荷速度效应与围岩特征曲线之间的相互关联进行了讨论,另外,针对弹性支护的情况,通过支护反应曲线的计算,对围岩特征曲线与支护反力曲线之间的相互关系进行了讨论和分析,本文所用的非线性粘弹性模型,能够较好地再现岩石的应力－应变曲线,应用能够描述应变软化（屈服和破坏）和非线性粘     

BFRP筋无粘结预应力混凝土梁受弯性能试验研究

进行了BFRP筋无粘结部分预应力混凝土梁与全预应力梁、非预应力梁受弯性能对比试验,并对非预应力钢筋配筋率对BFRP筋无粘结预应力混凝土梁受弯性能的影响进行试验研究,再测试各试件的开裂荷载、钢筋屈服点荷载、极限荷载、BFRP筋和普通钢筋应变发展情况、梁顶部及底部混凝土应变发展情况、平截面假定、荷载-变形曲线和裂缝发展情况.在试验研究的基础上,对比分析了各试验参数对受弯性能的影响.     

钢管珊瑚混凝土短柱轴压性能试验研究

以南海岛礁的礁砂作为骨料,参照南海海水离子含量人工配制海水,制作7组圆钢管珊瑚混凝土短柱试件进行轴压试验,通过分析试件在轴压荷载下的效应变化和破坏形态,分别得到不同钢管套箍系数与试件长径比对短柱试件力学性能的影响规律,以及钢管套箍作用对核心珊瑚混凝土约束强度的影响。基于试验结果,进一步分析了钢管套箍系数对核心珊瑚混凝土强度的影响情况,回归得到钢管珊瑚混凝土极限承载力计算公式,为圆钢管珊瑚混凝土的设计应用提供试验参考。     

岩石拉压特征的相似性

本文通过近年来岩石力学的试验结果,其中包括单轴拉压力和压应力作用不同岩石的完全应力－应变曲线,受拉强度和受压强度的载荷速度效应,以及蠕变寿命随蠕变应力水平的变化等,研究了岩石在拉应力和压应力作用下上述力学特征的相似性和规律性,并通过电子显微镜对岩石试件裂缝扩展过程的观察,以及破坏断面的显微分析,讨论了拉应力和压应力作用下岩石裂缝扩展和变形破坏的力学机制。     

增补受拉筋加固砼梁二次受力时的抗弯承载力

根据加固梁中原钢筋和新增加钢筋之间的形心距离、各材料的应力－应变关系及变形协调原理，分析了加固后构件破坏时原筋和新增加钢筋达到屈服时的两种极限破坏形态，从理论上推导出了增补受拉钢筋加固混凝土梁在二次受力时的正截面承载力计算公式。为其它类似加固方法的抗弯承载力计算提供了参考，是对现行规范一定的补充，同时使工程加固设计有了计算依据。     

FRP-混凝土组合圆柱本构关系试验研究

以11根外包碳纤维、玻璃纤维、芳纶三种复合材料的混凝土圆柱轴心受压试验为基础，分析FRP-混凝土组合柱与单同混凝土柱不同的受力机理和力学性能，得出FPRP可极大提高混凝土柱抗压承载力和变形能力；通过对实验数据回归分析，建立了FRP-混凝土组合柱应力-应变本构关系模型。模型与实测曲线吻合很好。     

氧气体积分数对油气爆炸特性的影响

作为燃烧和爆炸三要素之一,氧气体积分数的控制对于爆炸事故的防治具有重要意义。实验研究了氧气体积分数对汽油蒸气-空气混合物（简称油气）爆炸极限和爆炸压力的影响。结果表明：随着氧气体积分数的降低,油气爆炸下限呈一阶指数规律缓慢增大,油气爆炸上限呈线性规律迅速减小;爆炸极限范围由0.92%~3.76%缩小为1点,该爆炸极限临界点为1.22%,对应的临界氧气体积分数为11.4%;油气的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着氧气体积分数的降低而减小,油气体积分数越大,氧气体积分数影响越显著。     

对钢筋与混凝土之间粘结力的分析

在我国现行的《混凝土结构设计规范》中规定,设计钢筋混凝土结构构件时,所选择的混凝土强度等级不宜低于C_(15);当采用Ⅱ级钢筋时.混凝土强度等级不宜低于C_(20);当采用Ⅲ级钢筋时,混凝土强度等级不得低于C_(20).这一规定的理论依据是什么?根据工程实践与理论分析可知,是根据钢筋与混凝土之间粘结力的大小所定.混凝土强度等级愈高,粘结力愈大;混凝土强度等级愈低粘结力愈小.如果在低等级的混凝土中,选择高强度钢筋,则钢筋应力没有到达屈服强度时,钢筋与混凝土之间的粘结力可能破坏,在构件受位区就产生很大裂缝.可能导致构件的破坏.     

钢管钢纤维高强混凝土遮弹层抗侵彻数值模拟

运用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对钢纤维体积分数为0,0.5%,1.0%,钢管壁厚度为4,7.5 mm的钢管钢纤维高强混凝土遮弹层进行抗侵彻数值模拟研究,引入JHC模型来描述钢纤维高强混凝土在高速、高压环境下的非线性变形和破坏情况。通过分析距离中心侵彻位置不同节点的位移变化曲线,研究了钢管分隔作用对遮弹层抗侵彻的影响,并与现场试验结果进行对比,吻合较好。同时,研究了钢纤维体积分数及钢管壁厚度对遮弹层抗侵彻的影响,结果表明:钢纤维的掺入减轻了弹体的破坏效应、限制了侵彻深度;钢管壁厚度的增加使其更好地发挥了自身的套箍及吸能作用,提高了遮弹层整体的抗侵彻能力。