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《大连理工大学》 2002年
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混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究

吕培印  
【摘要】: 许多大型的混凝土结构工程,如桥梁、核电站安全壳、压力壳、海上采油下台等,不仅受到静载荷的作用,还要受到诸如车辆、核动力、风、浪、水流和强烈地震等动荷载的作用。可见,对混凝土动态性能的研究,是上述结构合理分析和设计的关键。现行规范中,仅有混凝土单轴、等幅波动拉伸和抗压强度指标,采用这些指标进行设计,会导致设计结果有时偏于保守,如变幅及多轴压疲劳;而有时又偏于危险,如单轴及多轴波动拉-压疲劳。另外,规范中也没有复杂应力状态下加载速率对混凝土性能影响的指标。本文结合国家自然科学基金项目—砼变幅疲劳破坏准则(50078010),开展了如下研究工作: (1)进行了混凝土在单轴等幅重复荷载作用下的轴拉、拉-压疲劳试验。系统地分析了砼抗拉、拉-压疲劳强度、刚度、变形规律;建立了相应的S-N关系,提出了纵向总应变、弹性模量的经验公式,及其第二阶段总应变增长率、弹性模量衰减率分别与疲劳寿命的关系式。 (2)进行了混凝土单轴轴拉变幅疲劳性能试验。探讨了变幅疲劳残余应变的规律与特点。定义了损伤变量,得到了损伤积累和演化规律。建立了疲劳损伤模型,并用变幅疲劳试验结果验证了模型的有效性。 (3)进行了高温下混凝土在等幅重复荷载作用下的抗拉疲劳性能试验。研究了温度对砼抗拉疲劳强度、刚度、变形影响的规律,建立了考虑温度影响的S-N关系。给出了纵向总应变、割线模量的经验公式,及其第二阶段总应变增长率、割线模量衰减率分别与疲劳寿命的经验公式。 (4)把决定混凝土疲劳寿命的应力水平、应力比、加载频率和破坏概率作为神经网络的输入,以疲劳寿命作为网络的输出,用网络结构描述它们之间的非线性关系。利用实验数据样本完成了网络的训练,并对模拟样本进行了疲劳寿命的估算,验证了BP网络用于混凝土疲劳寿命估计的可行性和可靠性。另外,利用算例探讨了训练样本数对疲劳寿命估计精度的影响。 (5)进行恒定侧压砼双轴压疲劳试验。观察了试件破坏形态。分析了定侧压双轴压砼的疲劳强度、变形性能和刚度特性。建立了相应的疲劳方程、应变公式及第二阶段应变增长率与疲劳寿命间的关系。 (6)进行了混凝土在不同侧应力和加载速率下的双轴压试验。系统地探讨了侧应力和加载速率对混凝土强度、刚度和变形规律的影响。建立了主应力、 大连理工人学博士学位论文 一 八面体应力和应变空间的混凝土破坏准则。 门)进行了混凝土在不同侧应力和加载速率下的混凝土劈拉试验。系统地 探讨了侧应力和加载速率对混凝土劈拉强度的影响。建立了考虑不同侧应力和 加载速率的混凝土破坏准则。
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