三向应力状态下大坝混凝土力学性能试验研究

论文摘要

混凝土材料由于其取材方便,耐久性优良等特点,在实际工程中得到了广泛的应用。其在普通的工业与民用建筑结构中,一般受力明确,能够充分利用材料强度,但在水工大体积混凝土结构中,如重力坝,海洋平台等,混凝土往往处于复杂的二轴甚至三轴拉压组合受力状态,此时其受力性能同单轴受力状态有着很大差别。目前为止,国内外许多学者对普通混凝土多轴应力状态正的力学性能进行了试验研究,但关于大坝混凝上的研究,尤其是三轴拉拉拉和拉压压受力状态下的混凝土强度和变形研究试验数据很少。本文结合溪洛渡大坝实际工程,通过试验研究了湿筛二级配大坝混凝土在三轴受力状态正的强度性能和变形特征,具体研究工作如下：（1）提出了一种双钢板—塑料毛刷组合连接方式对混凝土施加拉压应力,这种新型连接方式传力均匀,有效消除了试件端部的侧向约束作用,提高了试验精度。（2）进行了湿筛二级配大坝混凝土在三轴压压压、三轴拉压压及三轴拉拉拉受力状态下试验研究,试件设计尺寸为100mm×100mm×100mm,采用了25组应力比,分析了不同受力状态下试件的破坏特征和力学特性。试验结果表明混凝土在三轴受压受力状态下试件强度是单轴受压下的数倍；在三轴拉压压受力状态下,因为拉应力的存在,试件强度远低于单轴压；三轴拉拉拉受力状态下,试件强度较单轴受拉有所降低,但降低有限。（3）基于Ottosen准则和过-王五参数准则,提出了湿筛二级配大坝混凝土在八面体应力空间空间的破坏准则,为大坝混凝土按多轴强度设计提供了理论依据,同时采用了非线性正交各向异性本构模型,通过对相关系数进行修正,给出了三向组合受力状态下应力-应变理论曲线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 三轴应力状态下混凝土力学性能研究现状
• 1.2.1 混凝土在三轴压/压/压状态下力学性能研究
• 1.2.2 混凝土在三轴拉/压/压状态下力学性能研究
• 1.2.3 混凝土在三轴拉/拉/拉状态下力学性能研究
• 1.3 三轴受力状态下混凝土破坏准则研究现状
• 1.4 三轴受力状态下本构模型研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 湿筛二级配混凝土三轴应力状态下强度与变形试验研究
• 2.1 试验概况
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 双钢板-塑料毛刷加载方法
• 2.1.3 试件制备
• 2.2 三轴压压压（C/C/C）试验
• 2.3 三轴拉压压（T/C/C）试验
• 2.4 三轴拉拉拉（T/T/T）试验
• 2.5 本章小结
• 3 三轴应力状态下湿筛二级配混凝土破坏形态及结果分析
• 3.1 破坏形态
• 3.1.1 三轴受压状态下试件破坏形态
• 3.1.2 三轴拉压压状态下试件破坏形态
• 3.1.3 三轴拉拉拉状态下试件破坏形态
• 3.2 强度特性分析
• 3.3 变形特性分析
• 3.4 本章小结
• 4 八面体应力空间破坏准则
• 4.1 计算原理
• 4.2 破坏准则
• 4.3 本章小结
• 5 非线弹性正交各向异性本构模型
• 5.1 前言
• 5.2 等效单轴应力-应变关系
• 5.2.1 拉应力指标α
• 5.2.2 应力水平指标β
• 5.2.3 典型等效曲线
• 5.3 模型计算
• 5.3.1 基本方程
• 5.3.2 全量式本构模型
• 5.3.3 计算流程图
• 5.4 应力-应变理论曲线
• 5.5 实测曲线同模型对比
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢