循环加卸载下高孔隙率混凝土力学特性及能量响应特征研究

发布时间：2020-03-25 09:50

【摘要】：“海绵城市”是当前我国城市建设的新模式,保证其“海绵”功能的核心是具有高孔隙率(高渗透性)、耐高压的混凝土材料的应用。道路运行过程中,车辆等对道路产生的典型循环加卸载作用,使得路面及其下部一定范围内结构破坏,严重削弱道路的“海绵”作用及其正常运行。因此,循环加卸载条件下高孔隙率混凝土力学特性是“海绵城市”建设中涉及的关键力学问题之一。本文通过循环加卸载试验,对高孔隙率混凝土力学特性及破坏过程中的能量耗散进行研究,结合损伤力学理论,得到循环加卸载作用下高孔隙混凝土损伤演化特征,并给出混凝土使用寿命预测模型。主要取得以下研究结论:(1)通过单轴压缩试验,对四种不同的高孔隙率混凝土力学特性进行测试,得到混凝土应力-应变曲线、弹性模量、峰值应力、峰值应变、泊松比、能量耗散随孔隙率的变化规律,确定孔隙率15%的混凝土作为循环加卸载试验对象。(2)在应力幅处于弹性阶段,对高孔隙率混凝土进行循环加卸载试验,系统研究循环加卸载作用后混凝土的力学特性及能量耗散的循环次数效应和应力幅效应,明确循环加卸载作用下加载弹性模量、卸载弹性模量、峰值应变等力学特征随循环次数的变化规律,给出混凝土的总吸收能、弹性能及耗散能等随循环次数及应力幅的变化规律。(3)在应变幅处于裂隙发展阶段,对高孔隙率混凝土进行循环加卸载试验,系统研究应变幅和循环次数对混凝土的力学特性及能量耗散的影响,得到混凝土加载弹性模量、卸载弹性模量、峰值应力、残余应变及总吸收能、弹性能、耗散能与应变幅和循环次数的关系。(4)基于混凝土的损伤力学理论,分别建立考虑应力幅效应的混凝土的损伤演化本构方程,并依据应力-应变试验数据确定方程的试验参数,通过算例预测高孔隙率混凝土道路运行寿命。研究结论可为“海绵城市”道路建设中,高孔隙率混凝土材料的选型等提供依据。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】