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混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究

作　者: 吕培印
导　师: 宋玉普
学　校: 大连理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 混凝土疲劳轴拉拉-压双轴压双轴拉-压疲劳第二阶段应变率损伤模型寿命估算高温人工神经网络加载速率破坏准则
分类号: TU375
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

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。

混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究

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