双轴压—压下活性粉末混凝土的实用破坏准则试验研究

摘要

在活性粉末混凝土可广泛使用的高层建筑、桥梁工程、海洋工程等领域中，混凝土都处于明显的多轴应力状态。作为工程应用的基础，通过有针对性的试验研究和理论分析获得活性粉末混凝土的破坏准则和本构关系则是建立规范化活性粉末混凝土结构设计理论和设计方法的重要依据。本文通过试验，研究了活性粉末混凝土在双轴压-压状态下的力学性能，本文的主要研究内容和结论如下:
　　(1)进行了活性粉末混凝土在不同应变比下的双轴压缩试验，测量了其双轴压-压应力-应变关系，观察了试件的破坏过程和破坏形态，通过对其破坏形态的分析，活性粉末混凝土在不同应变比下双轴压-压的破坏主要分为片状劈裂、从片状劈裂向斜剪破坏过渡以及斜剪破坏三种形态。
　　(2)对活性粉末混凝土在不同应变比下的强度性能进行了研究，其中包括主轴抗压强度，水平轴抗压强度，应力比随应变比变化的规律，并且得到活性粉末混凝土双轴压-压的强度包络线，结果表明活性粉末混凝土在双轴压-压状态下的强度提高程度随应变比不同在46％～61％之间变化，并且活性粉末混凝土双轴压强度包络线与Kupfer强度包络线的形状极其相似。
　　(3)对活性粉末混凝土在不同应变比下的变形性能进行了研究，其中包括应力-应变全曲线特征，弹性模量和峰值应变随应变比变化的规律，结果表明活性粉末混凝的双轴压-压应力-应变全曲线的线性阶段占上升段的95％左右，远远大于普通混凝土受压的线性阶段长度，并且其弹性模量和峰值应变在双轴压-压状态下均较单轴受压时有明显提高。同时，基于Ottosen本构模型，提出了活性粉末混凝土双轴压-压的本构关系，可用于活性粉末混凝土结构的全过程分析。
　　(4)通过定侧压和等比例两种加载路径进行双轴压试验，对不同加载路径对二轴强度的影响进行了研究，结果表明定侧压加载下破坏形式为斜剪破坏，并且强度、峰值应变和弹性模量均小于等比例加载所得结果。
　　(5)根据试验结果，修正了Kupfer-Gerstle中的参数，建立了活性粉末混凝土的双轴压-压实用破坏准则。以铁路32m槽形梁为例，提出了考虑多轴受压的混凝土桥梁结构设计建议。

目录

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 活性粉末混凝土材料的性能及应用前景

1．2．1 活性粉末混凝土超高的力学性能

1．2．2 活性粉末混凝土优异的耐久性

1．2．3 活性粉末混凝土的应用前景

1．3 活性粉末混凝土力学性能研究现状

1．3．1 活性粉末混凝土的单轴抗压性能

1．3．2 活性粉末混凝土的单轴抗拉性能

1．3．3 活性粉末混凝土的多轴力学性能

1．4 混凝土多轴力学性能研究现状

1．4．1 混凝土的双轴压-压力学性能

1．4．2 混凝土的双轴拉-压力学性能

1．4．3 混凝土的三轴受压力学性能

1．5 本文主要研究内容

2 试验方案

2．1 配合比

2．2 试件制作及养护

2．3 试验设计

2．3．1 试验设备

2．3．2 试件尺寸

2．3．3 加载制度

2．3．4 减摩措施及标定

2．4 试验步骤

2．5 本章结论

3 双轴压-压下的破坏机理及强度特征

3．1 单轴压试验

3．1．1 单轴压试件破坏形态

3．1．2 单轴压试验结果

3．2 双轴压-压破坏形态和破坏过程

3．2．1 试件破坏形态分析

3．2．2 试件破坏形态分类

3．2．3 试件破坏过程分析

3．3 双轴压-压试件的全曲线特征

3．3．1 实测试件的应力-应变曲线

3．3．2 不同应变比下主轴(σ1)方向全曲线特征

3．3．3 副轴(σ2)方向应力-应变曲线特征

3．4 双轴压-压极限强度

3．4．1 双轴压-压极限强度

3．4．2 应变比对双轴压-压极限强度的影响

3．4．3 双轴压-压应力比与应变比的关系

3．5 本章结论

4 变形特性及本构关系

4．1 不同应变比下的变形特性

4．1．1 弹性模量

4．1．2 峰值应变

4．2 本构关系

4．2．1 各类经典本构模型

4．2．2 上升段本构关系

4．2．3 下降段本构关系

4．2．4 活性粉末混凝土双轴压-压应力-应变曲线本构模型

4．3 本章结论

5 不同加载路径对双轴压-压性能的影响

5．1 试件破坏形态

5．2 极限抗压强度及峰值应变

5．3 应力-应变曲线

5．4 本章结论

6 双轴实用破坏准则及算例

6．1 双轴压-压强度包络线

6．2 实用破坏准则

6．3 算例

6．3．1 铁路简支槽形梁设计

6．3．2 梁体不同部位主应力分布情况

6．3．3 破坏准则的应用

6．4 本章结论

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

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