塑性混凝土强度和变形性能及其计算方法

发布时间：2018-10-18 18:01

【摘要】：本文是国家自然科学基金项目“复杂条件下高性能塑性混凝土力学和渗透性能”(50979100)和973前期专项“高性能塑性混凝土材料及其防渗墙结构”(2010CB635118)的主要内容之一。通过17组配合比共462个塑性混凝土试件的劈拉强度与变形试验、弯拉强度与变形试验、单轴压缩试验、双轴压缩试验、常规三轴压缩试验和真三轴压缩试验,结合强度理论和损伤理论,系统研究了纤维类型、纤维掺量、粉煤灰掺量、硅灰掺量、不同应力状态和加载路径等对塑性混凝土强度与变形性能的影响。主要内容如下：(1)通过16组配合比共48个150mm×150mm×150mm塑性混凝土标准立方体试件的劈拉强度与变形试验,量测了加载过程中试件的荷载和横向变形,分析了纤维类型、纤维掺量、粉煤灰掺量和硅灰掺量对塑性混凝土劈拉强度、横向变形、峰前和峰后耗能的影响,提出了考虑纤维类型、纤维掺量、粉煤灰掺量和硅灰掺量影响的塑性混凝土劈拉强度、横向变形、峰前和峰后荷载-横向变形曲线面积的计算方法,建立了塑性混凝土劈拉荷载-横向变形曲线方程。(2)通过16组配合比共48个100mm×100mm×400mm塑性混凝土四点弯曲小梁试件的弯拉强度与变形试验,量测了加载过程中试件的荷载和挠度,分析了纤维类型、纤维掺量、粉煤灰掺量和硅灰掺量对塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度、峰值割线模量和荷载-挠度曲线下包面积的影响,提出了考虑纤维类型、纤维掺量、粉煤灰掺量和硅灰掺量影响的塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度及韧性的计算方法,建立了塑性混凝土弯拉荷载-挠度曲线方程(3)通过17组配合比共51个150mm×150mm×300mm塑性混凝土棱柱体试件的单向压缩试验,量测了加载过程中的竖向荷载和竖向变形,分析了纤维类型、纤维掺量、粉煤灰掺量和硅灰掺量对塑性混凝土单轴受压应力-应变关系曲线的影响；通过对塑性混凝土单轴受压应力-应变关系曲线的上升段参数、下降段参数、弹性模量、峰值应变、极限应变及加载过程中试件吸收能量的统计分析,提出了上述参数的计算模型或取值方法,结合损伤理论,建立了塑性混凝土单向受压损伤本构模型。(4)通过5组配合比共75个150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方体试件在5种加载路径下的双轴压缩试验,量测了塑性混凝土的双向应力和变形,研究了塑性混凝土双轴受压破坏形态、双轴强度随加载路径的变化规律,建立了塑性混凝土双轴强度包线方程和Kupfer-Gestler强度计算模型；基于八面体应力空间分析了塑性混凝土八面体剪应力-应变、正应力-应变关系曲线的特征,建立了塑性混凝土双轴八面体应力空间的双参数、三参数及考虑加载路径影响的破坏准则、剪应力-应变本构模型和正应力-应变本构模型。(5)通过4种围压和3种围压比值的5组配合比共105个150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方体试件的常规三轴试验,研究了塑性混凝土常规三轴性能与强度计算模型。结果表明：第一主应力应变关系曲线包括初始反弯段、直线段、曲线段和直线平台段,其中的初始段有明显弹性特征,直线段之后的塑性混凝土塑性变形较大。对于相同配合比的塑性混凝土,随围压增加或围压比值的增加,塑性混凝土常规三轴强度、上升段斜率、峰值应变、极限应变均有增大的趋势；塑性混凝土常规三轴强度是其立方体抗压强度的2-6倍；在固定围压比值下的塑性混凝土粘聚力比固定围压下有所增加,内摩擦角有所减小。通过对试验数据的分析,结合双剪统一强度理论和摩尔库伦准则,建立了考虑围压、试件形状和加载路径影响的常规三轴强度计算模型。(6)通过9种加载路径下5组配合比共135个150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方体试件的真三轴试验,研究了塑性混凝土真三轴受压性能与破坏准则。结果表明：真三轴应力下的塑性混凝土第一主应力与第一主应变关系曲线与常规三轴相似。当第二、第三主应力较小时,塑性混凝土试件破坏形态与单轴抗压相似,较大时试件破坏呈现八字形斜裂缝；第一主应力随第二、第三主应力的增加而增大,且对第三主应力的变化较为敏感；对于同一配合比的塑性混凝土,固定第二主应力、变化第三主应力时的粘聚力和内摩擦角分别是第二主应力和第三主应力按一定成比例增加时的粘聚力和内摩擦角的2倍和0.5倍左右；塑性混凝土三轴抗压强度是单轴抗压强度的2-5倍。在此基础上,运用强度理论,建立了真三轴应力下塑性混凝土的二参数、三参数和四参数破坏准则。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

【参考文献】