基于细观层次的混凝土断裂过程及破坏机理的数值分析

笔者利用蒙特卡罗方法随机生成混凝土的骨料分布,以模拟混凝土的细观结构;利用非线性有限元方法从细观层次上对混凝土试件的断裂过程进行数值分析,采用3种不同骨料分布的混凝土试件分别研究了混凝土试件在单轴受拉和单轴受压时的破坏机理。研究结果表明:混凝土的断裂主要发生在骨料与砂浆的粘结面上;试件在单轴受拉时的裂纹沿垂直于最大拉应力的方向扩展;而试件在单轴受压时的裂纹沿平行于最大压应力的方向扩展;数值研究还发现:裂缝的扩展方式不是直线和连续的,而是弯曲的,还出现裂纹交错分叉以及所谓的裂缝面桥现象。     

蒸压加气混凝土砌块砌体承重墙抗震性能研究综述

介绍了蒸压加气混凝土砌块砌体承重墙抗震性能研究的新进展,包括试验研究结论、有限元分析结果。指出采用足尺试件进行试验研究、采用设芯柱的方法提高此类新型承重墙体的抗震性能、建立本构模型等是今后需要进一步研究的内容。     

Corrosion rules for ordinary concrete exposed to sulfur dioxide-containing environments

Sulfur dioxide (SO₂) significantly influences the durability of concrete. Concrete corrosion in SO₂-containing environments is a serious concern. In this study, an accelerated test was devised to examine the change rules of concrete corrosion in SO₂-containing environments. Experiments were conducted to explore changes in mass, strength, and sulfatized depth with different water–cement ratios and a series of SO₂ concentrations. Data indicated that the water–cement ratio and SO₂ levels all impact the durability of concrete.     

配筋率对钢筋混凝土框架梁极限承载力的影响——拱效应试验研究

通过对9根不同纵筋配筋率的钢筋混凝土试验梁进行加载试验,研究了纵筋配筋率对钢筋混凝土框架梁拱效应的影响以及拱效应条件下钢筋混凝土框架梁的极限承载力.试验结果和理论分析表明,钢筋混凝土框架梁中的拱效应可以使构件的极限承载力提高1倍左右;纵筋配筋率越低,极限承载力提高的幅度越显著.为提高拱效应的作用,宜将钢筋混凝土框架梁的纵筋配筋率控制在1.5%以内.     

混凝土箱梁桥零号块水化热过程分析研究

结合黄沙港大桥工程实际,以箱室内外温度测试数据作为边界条件,根据混凝土水化过程的热传导方程,应用有限元分析程序ANSYS,对浇筑期间预应力混凝土连续箱梁零号块结构的温度场进行了仿真分析,并将仿真计算结果与混凝土连续箱梁的实测结果进行了比较。然后,应用ANSYS软件,采用增量法,动态模拟浇筑过程中水化热温度场变化引起的结构应力变化,得到了施工过程中应力场的时间和空间分布规律。分析表明,由于顶板和底板厚度较薄、内外温差较大,温度引起的残余应力也相对较大,而腹板最终的残余应力较小。因此,应该通过覆盖保温材料,控制厚度较薄的底板和顶板的内外温差,以改善内部混凝土后期受力状况,同时要注意控制预应力张拉时间和张拉力的大小。     

混凝土核心筒的有限元模拟及若干参数的影响分析

运用ABAQUS分析软件,建立水平荷载作用下的钢筋混凝土核心筒有限元模型,进行非线性分析,并将分析结果与大比例试件的试验结果对比,对所采用的有限元模型加以验证。在此基础上,进行改变钢筋混凝土核心筒轴压比、高宽比和筒壁厚度的受力过程模拟分析,研究这些参数对筒体性能的影响。结果表明:随着轴压比的增大,筒体的破坏由受拉向受压破坏转变,筒体最大水平承载力经历先增加后减小的变化,延性变差;随着高宽比的增大,筒体破坏形态由剪切向弯曲破坏转变,延性增加,整体弯曲作用更加明显,最大底部剪力减小;随着壁厚的增大,试件破坏由截面压屈失稳向墙肢底部受弯破坏转变,墙肢破坏区域沿高度方向发展,耗能能力更强,承载力明显增大,变形能力显著增加。     

双掺粉煤灰再生骨料对混凝土强度影响研究

通过试验研究再生骨料混凝土中粉煤灰和再生骨料对混凝土强度的影响。采用粉煤灰替代部分水泥、再生骨料替代部分天然粗骨料的方法,通过正交试验测定混凝土立方体抗压强度的方法,来研究粉煤灰对再生骨料混凝土强度的影响。试验得出:当再生骨料掺量为20%~30%时,粉煤灰的最佳掺量为20%左右;当再生骨料掺量高于40%、粉煤灰掺量高于20%时,其混凝土拌合物搅拌时间不小于240 s,且当粉煤灰在20%~30%时,可获得较理想的混凝土抗压强度;当粉煤灰的掺入量分布在20%~30%、再生骨料的最佳掺量为50%时,可获得较理想的混凝土抗压强度。由此得出,合理的再生骨料、粉煤灰掺量对混凝土的抗压强度影响并不明显且有提高的趋势,对降低混凝土成本,提高建筑垃圾的再生利用,有一定的经济效益和社会效益。     

基于混凝土循环剥落的隧道火灾损伤数值模型研究

为研究混凝土高温剥落对隧道衬砌火灾损伤的影响,在现有隧道结构非线性瞬态热—力耦合有限元模型基础上,提出1种在火灾高温条件下混凝土发生剥落的循环算法,以模拟火灾下衬砌结构截面面积的损失,并引入混凝土临界剥落温度的概念,得出基于混凝土循环剥落的隧道衬砌火灾损伤数值模型建立流程。利用该模型对某隧道衬砌结构进行火灾损伤模拟,并与试验结果进行对比验证。结果表明:火灾下隧道混凝土衬砌结构内逐渐增大的热应力是导致普通混凝土高温剥落的主要原因;可将衬砌受火面是否达到临界剥落温度作为隧道发生高温剥落的充分条件进行火灾损伤分析;模型求解所得的数值模拟结果与现场火灾试验数据基本吻合,验证了其可行性;混凝土高温剥落与否对衬砌结构等效温度应力有较大影响,在隧道衬砌结构抗火性能分析过程中应尽量考虑混凝土高温剥落造成的影响。     

喷水冷却对混凝土受热痕迹显微结构的影响

模拟火灾现场喷水灭火的情况条件,将高温下的混凝土喷水冷却,用扫描电子显微镜（SEM）分析混凝土的显微结构。研究发现,当受热温度低于300℃时,喷水冷却混凝土的显微结构与空气中自然冷却试样没有明显的差别。当受热温度达到300℃以后,冷却过程中的水会在混凝土中产生新的水化物,显微结构中发现有新的晶体。受热温度越高,新的水化物晶体就越多,同时混凝土的显微结构破坏越严重。这些特征可以用来鉴定火场中遏水冷却混凝土的受热温度。     

Permeability predictions for sand-clogged Portland cement pervious concrete pavement systems

Pervious concrete is an alternative paving surface that can be used to reduce the nonpoint source pollution effects of stormwater runoff from paved surfaces such as roadways and parking lots by allowing some of the rainfall to permeate into the ground below. This infiltration rate may be adversely affected by clogging of the system, particularly clogging or covering by sand in coastal areas. A theoretical relation was developed between the effective permeability of a sand-clogged pervious concrete block, the permeability of sand, and the porosity of the unclogged block. Permeabilities were then measured for Portland cement pervious concrete systems fully covered with extra fine sand in a flume using simulated rainfalls. The experimental results correlated well with the theoretical calculated permeability of the pervious concrete system for pervious concrete systems fully covered on the surface with sand. Two different slopes (2% and 10%) were used. Rainfall rates were simulated for the combination of direct rainfall (passive runoff) and for additional stormwater runoff from adjacent areas (active runoff). A typical pervious concrete block will allow water to pass through at flow rates greater than 0.2 cm/s and a typical extra fine sand will have a permeability of approximately 0.02 cm/s. The limit of the system with complete sand coverage resulted in an effective system permeability of approximately 0.004 cm/s which is similar to the rainfall intensity of a 30 min duration, 100-year frequency event in the southeastern United States. The results obtained are important in designing and evaluating pervious concrete as a paving surface within watershed management systems for controlling the quantity of runoff.