细观尺度下不同应力水平作用的高强混凝土徐变过程数值模拟

发布时间：2017-07-16 12:17

  本文关键词：细观尺度下不同应力水平作用的高强混凝土徐变过程数值模拟

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【摘要】：为研究不同应力水平对混凝土徐变的影响程度,以单轴压荷载、循环荷载和双轴预应力荷载下的徐变试验结果为基础,视混凝土由粗细骨料、水泥砂浆、可蒸发的水分组成的三相复合材料,基于多孔介质理论的混凝土徐变模型,编制了徐变模拟分析程序,该程序可以模拟计算混凝土在单轴拉压应力、周期应力及双轴应力下的徐变特重。在细观尺度下,利用该程序计算了不同应力水平下的徐变位移和徐变系数,模拟了不同应力水平下混凝土内部骨料、砂浆与水分的耦合作用,综合考虑了不同应力水平、水分、骨料及砂浆等因素的影响,研究细观徐变机理与宏观徐变现象之间的联系。重过模拟计算,在单轴拉应力作用下,研究了骨料含量、骨料强度、砂浆含水率与徐变系数及徐变位移之间的关系,重过建立细观尺度下水分流速与孔隙压力之间的联系解释了拉应力减小徐变的重因;在周期应力下,研究了平均应力、应力幅值与徐变系数的关系,重过建立细观尺度下液相流速、孔隙压力及固相等效应力之间的联系解释了周期应力加重徐变的重因;在双轴应力下,研究了竖向应力、横向应力与徐变系数的关系,细观尺度下,重过建立水分流速变化过程、孔隙压力消散过程及固相等效应力变化过程之间的联系解释了双轴应力减小徐变的重因。研究结果表重:1.重过模拟计算结果与试验结果对比,表重本文采用的理论及编制的程序是可靠的,数值模拟方法可以描述细观尺度下混凝土内部骨料、砂浆、水分的运动规律;2.与单轴压应力相比,单轴拉应力会减小徐变,单轴周期压应力会加重徐变,双轴压应力会减小徐变,三种应力都是重过影响水分的运动,加快或减慢骨料与砂浆的内力重分布速度,进而影响混凝土徐变;3.基于不同应力水平下混凝土徐变特重,结合工程实际给出了便于实际运用的徐变系数修正值;4.重过双轴应力徐变特重研究,表重对徐变敏感的结构如渡槽、重跨度预应力混凝土箱梁桥,应该减少双轴预应力损失,同时避免往复作用以减小徐变。本文的重新点在于:一是结合混合物理论、多孔介质理论、混凝土徐变理论建立了混凝土徐变模型,编制了可以考虑不同应力水平作用的混凝土徐变有限元模拟分析程序以及细观尺度下的随机骨料生成程序;二是重过模拟计算结果与试验结果对比,研究了拉压应力、周期应力、双轴应力下的徐变特重,得到了不同应力水平与徐变系数及徐变位移的关系;三是重过研究混凝土宏、细观尺度下徐变运动规律,重新重地提出了混凝土徐变运动机理;四是结合工程实际,提出了不同应力水平下的徐变修正系数。
【关键词】：拉压应力 周期应力 双轴应力 数值模拟 多孔介质
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及不足12-15
• 1.2.1 徐变预测模型研究现状12-13
• 1.2.2 不同应力水平下徐变研究现状13-14
• 1.2.3 细观尺度下高强混凝土徐变研究现状14-15
• 1.2.4 研究不足15
• 1.3 研究方法和内容15-16
• 1.3.1 研究方法15-16
• 1.3.2 研究内容16
• 1.4 创新点16-19
• 第二章 徐变模拟分析程序解析及验证19-29
• 2.1 混合物理论19
• 2.2 饱和多孔介质模型19-20
• 2.3 基于多孔介质理论的混凝土徐变模型20-22
• 2.4 混凝土徐变模拟分析程序解析22-25
• 2.5 徐变模拟分析程序验证25-29
• 第三章 拉压作用下混凝土细观徐变运动过程数值模拟29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 计算模型的建立29-30
• 3.3 计算结果的宏观分析30-35
• 3.3.1 拉应力下不同骨料含量计算结果的宏观分析30-32
• 3.3.2 拉应力下不同骨料强度计算结果的宏观分析32-33
• 3.3.3 拉应力下不同水分含量计算结果的宏观分析33-34
• 3.3.4 拉压应力下徐变系数对比34-35
• 3.4 计算结果的细观分析35-38
• 3.4.1 拉压应力下网格变形35-36
• 3.4.2 拉压应力下水分运动过程异同36-37
• 3.4.3 双轴应力下孔隙压力变化过程37-38
• 3.5 拉压徐变机理分析38-39
• 3.6 小结39-41
• 第四章 周期应力下混凝土细观徐变运动过程数值模拟41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 周期应力下计算模型41-42
• 4.3 混凝土徐变宏观分析42-47
• 4.3.1 周期应力对徐变的影响42-43
• 4.3.2 幅值对徐变的影响43-44
• 4.3.3 平均应力对徐变的影响44-45
• 4.3.4 加卸载作用对徐变的影响45-47
• 4.4 混凝土徐变的细观分析47-49
• 4.4.1 水分流速变化历程47-48
• 4.4.2 孔隙压力变化历程48
• 4.4.3 固相等效应力变化历程48-49
• 4.5 小结49-51
• 第五章 双轴应力下混凝土细观徐变运动过程数值模拟51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 双轴应力下计算模型51-52
• 5.3 计算结果的宏观分析52-56
• 5.3.1 单轴与双轴应力下徐变系数对比分析52-53
• 5.3.2 双轴拉压应力与单轴拉压应力下徐变系数对比分析53-54
• 5.3.3 双轴横向压应力对徐变的影响54-55
• 5.3.4 双轴竖向压应力对徐变的影响55-56
• 5.4 计算结果的细观分析56-61
• 5.4.1 双轴应力下网格变形过程56-57
• 5.4.2 双轴与单轴应力下水分运动过程异同57-58
• 5.4.3 双轴与单轴应力下孔隙压力变化过程异同58-59
• 5.4.4 双轴应力下固相等效应力变化过程59-60
• 5.4.5 双轴应力下细观徐变机理分析60-61
• 5.5 小结61-63
• 第六章 考虑不同应力水平影响的徐变预测模型修正研究63-71
• 6.1 引言63
• 6.2 不同应力下徐变修正系数63-68
• 6.2.1 单轴拉应力下徐变修正系数63-64
• 6.2.2 周期压应力下徐变修正系数64-66
• 6.2.3 双轴压应力下徐变修正系数66-68
• 6.3 不同应力水平下徐变预测模型修正初步研究68-70
• 6.4 小结70-71
• 第七章 结论与展望71-75
• 7.1 结论71-72
• 7.2 进一步工作展望72-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-79
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果79
• 1.在学期间发表的论文及学术成果79
• 2.在学期间参与的科研项目79

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本文编号：548630