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全级配混凝土是重力坝、拱坝等大体积水工建筑物的核心建筑材料,其力学性能直接影响建筑物的稳定与安全。全级配混凝土由于试件尺寸较大,因此物理试验的难度较大、设备要求较高。设计中,一般采用湿筛二级配小试件的试验结果来推测全级配混凝土大试件的力学性能,但是两者之间存在较大差异,即存在显著的“尺度效应”。本项目采用统计分析、物理试验与数值模拟相结合的方式,针对全级配混凝土的力学性能、尺度效应的影响程度及影响因素等问题开展研究。共搜集了11个工程共209组试验数据,采用统计方法对试验结果进行了分析,研究了全级配混凝土与湿筛二级配混凝土的单轴抗拉强度比值、单轴抗压强度比值、劈裂抗拉强度比值(以下均简称为抗拉强度比值、抗压强度比值、劈拉强度比值)的分布规律及参考取值,对比了圆柱体试件与立方体试件对抗压强度比值的影响,改进了抗压强度比值随龄期变化的经验公式。提出了裂缝扩展释放算法,据此建立了混凝土细观数值模拟方法,并论证了方法的可行性。采用该数值模拟方法,研究了龄期对全级配混凝土抗拉性能的影响,构建了抗拉强度、弹性模量随龄期变化的函数公式。采用该数值模拟方法,进一步对比了全级配混凝土与湿筛二级配混凝土的抗拉性能以及裂缝扩展过程,构建了抗拉强度比值、弹性模量比值随龄期变化的函数公式,通过数值结果与统计结果的对比,发现规律基本一致。 2100433B
本项目以大型水利水电工程中广泛采用的全级配混凝土的力学特性为研究对象,采用理论分析、物理试验与数值模拟相结合的方式,研究其变形破损机理及尺度效应。首先对混凝土中砂浆、骨料及界面进行离散,以断裂力学作为裂纹扩展判据,并通过物理试验的参数标定及验证,基于复合单元法建立细观尺度下的混凝土破损三维数值分析模型。通过对一系列大尺度全级配混凝土试件的变形破裂过程进行细观分析,揭示拉、压、劈裂荷载下全级配混凝土的变形破损机理,研究骨料粒径、骨料密度与混凝土宏观力学参数(弹模、泊松比、强度)之间的相关关系。基于物理试验以及大量数值试验的结果,采用人工智能方法,建立试件尺度与宏观力学参数之间的定量联系。研究成果为推测全级配混凝土的力学性能提供一条有效且经济的途径,并为量化评价水工混凝土结构的服役性能提供依据和方法,具有广阔的应用前景。
级配不同,代表里面集料的粒径不同,单价也不一样
硬化后的混凝土在未受外力作用之前,由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起砂浆体积的变化,在粗骨料与砂浆界面上产生了分布不极不均匀的拉应力,它足以破坏粗骨料与砂浆的界面,形成许多分布很乱的界面裂缝。另...
外墙保温施工工艺(聚苯板) 聚苯板外墙外保温施工及质量控制 近年来,随着新材料的不断涌现和人们对建筑物节能要求的不断提高,外墙外保温技术作为一种新的节能技术,无论从节能机理和节能效果来说,都具有相当大...
层面与尺寸效应对全级配碾压混凝土力学性能的影响
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多尺度聚丙烯粗纤维混凝土的力学性能试验研究()
基金项目:江苏省 产学研联合创新项目( BY2013042-02);南通大学交通运输专项项目( 13ZJ009) . 作者简介:丁春奎,男, 1989 年生,在读硕士研究生。研究方向为聚丙烯纤维增强混凝土的力学性能研究 . 通讯作者:高强,研究员, E-mail: gao.q@ntu.edu.cn. 多尺度聚丙烯粗纤维混凝土的 力学性能试验研究 丁春奎 1 ,高强 1 ,张丽哲 1 ,孙启龙 1 (南通大学纺织服装学院,南通 226019,12150008@yjs.ntu.edu.cn ) 摘 要:通过试验研究了不同长度、不同细度、不同体积率的聚丙烯粗纤维对混凝土抗压性能和抗折性 能的影响。结果表明:受长度、细度、体积率的影响,混凝土的抗压强度与素混凝土相比总体呈下降趋势, 最大降幅分别为 12.1%、23.2%、13.9%,但纤维长度为 10mm、细度为 0.3mm、体积率为 0.
《全级配大坝混凝土动态损伤破坏机理研究及其细观力学分析方法》共14章,主要内容包括:大坝混凝土动态性能试验分析,混凝土率效应机理研究,混凝土损伤力学理论,大坝混凝土细观力学方法,混凝土细观随机骨料模型生成方法,混凝土细观有限元网格剖分,混凝土试件损伤破坏数值模拟有限元方程,混凝土试件细观结构的数值模拟,应变率效应对混凝土动:弯强度的影响,混凝土材料不均匀性对其动弯强度的影响,大坝混凝土三维细观力学数值模型研究,三维细观数值模型并行计算研究和基于PFEPG并行平台的并行计算研究。 《全级配大坝混凝土动态损伤破坏机理研究及其细观力学分析方法》可作为水利水电工程专业的研究生教材,也可供大坝混凝土研究人员参考。
地震荷载作用下全级配混凝土动态开裂与扩展是混凝土坝性能评价的关键基础性工作。目前,国内外多采用数值方法对混凝土的开裂与扩展进行特定条件下的分析研究。然而,鉴于全级配混凝土具有典型的非线性特征,数值分析结果往往不能准确反映实际的开裂与扩展动态行为。从而,先进物理模型试验基础上的全级配混凝土动态开裂与扩展机理研究具有突出的重要性。本课题将全级配混凝土看成由不同级配骨料、砂浆以及界面组成的复合材料,拟采用先进的数字图像相关技术(DIC),借助先进的非接触光测实验仪器,对动载下全级配混凝土试件缝端应变场和裂纹扩展过程进行全场测量,基于得到的全场位移分布的变化过程,提取缝端位移变化规律和特点,进而构造混凝土复合材料缝端位移场分布函数,并研制适合于混凝土动态开裂与扩展的新型扩展有限元数值分析模块。预期成果能够揭示动载下混凝土开裂破坏的细观过程和物理机制,对地震荷载作用下混凝土坝性能评价提供科学依据。
前言
第1章 绪论
1.1 大坝抗震安全评价的研究意义
1.2 高拱坝地震动输入的发展概况
1.2.1 设计峰值加速度和反应谱
1.2.2 输入地震加速度时程
1.2.3 高拱坝的抗震功能设计
1.3 高拱坝抗震设计的进展
1.4 全级配大坝混凝土动态性能研究动态
1.5 小结
第2章 大坝混凝土动态性能试验分析
2.1 混凝土的动态性能
2.1.1 混凝土动强度试验分析
2.1.2 应变率对混凝土变形特性的影响
2.1.3 预静载对混凝土动态强度的影响
2.2 大坝混凝土动态特性试验研究现状及分析
2.2.1 全级配混凝土动态抗压特性试验分析
2.2.1.1 全级配混凝土动态抗压强度
2.2.1.2 全级配混凝土动态抗压弹性模量和泊松比
2.2.2 全级配混凝土动态弯拉特性试验分析
2.2.2.1 全级配混凝土动态弯拉强度
2.2.2.2 全级配混凝土动态弯拉弹性模量和泊松比
2.3 预静载对混凝土弯拉强度强化规律的试验印证
2.4 小结
第3章 混凝土率效应机理研究
3.1 混凝土材料微观结构及率效应基本规律
3.1.1 混凝土材料微观结构
3.1.2 混凝土率效应基本规律
3.2 不同应变率下混凝土微裂缝扩展形态
3.3 自由水对率效应的影响
3.4 蠕变效应
3.5 Stefan效应
3.6 惯性效应
3.6.1 率效应过渡区
3.6.2 损伤滞后效应
3.7 损伤滞后效应的AE试验观测分析
3.8 热活化及声子阻尼机制
3.9 小结
第4章 混凝土损伤力学理论
4.1 混凝土材料变形特征及破坏性状
4.2 混凝土损伤力学的发展
4.3 混凝土损伤力学基本概念
4.3.1 损伤及损伤变量
4.3.1.1 标量损伤变量
4.3.1.2 矢量损伤变量
4.3.1.3 张量损伤变量
4.3.2 有效应力
4.3.3 热力学基本公式
4.3.4 损伤演化方程
4.3.5 等效假定
4.3.5.1 应力等效假定
4.3.5.2 应变等效假定
4.3.5.3 能量等效假定
4.4 混凝土损伤模型
4.4.1 混凝土物理损伤机理
4.4.2 应力张量及自由能势分解
4.4.3 弹塑性损伤模型
4.4.3.1 混凝土的损伤准则
4.4.3.2 混凝土的损伤演化法则
……
第5章 大坝混凝土细观力学方法
第6章 混凝土细观随机骨料模型生成方法
第7章 混凝土细观有限元网格剖分
第8章 混凝土试件损伤破坏数值模拟有限元方程
第9章 混凝土试件细观结构的数值模拟
第10章 应变率效应对混凝土动弯强度的影响
第11章 混凝土材料不均匀性对其动弯强度的影响
第12章 大坝混凝土三维细观力学数值模型研究
第13章 三维细观数值模型并行计算研究
第14章 基于PFEPG并行平台的并行计算研究
附录 应力、应变和基本方程的强量表示法
参考文献