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关键词： 新时期   土力学   教学方法   教学质量  

摘要： 土力学是应用工程力学方法来研究土的力学性质的一门学科,它是土木工程的一个重要分支,用于研究土的工程性质,解决相关工程问题。为适应我国新时期对土木工程高素质专业性人才的需要,文章基于目前土力学课程教学存在的一些问题(如教学课时较少、实验教学内容较为落后、课程教学很少能联系工程实际以及教学方式缺少创新)进行了一定的探索与分析,提出了相应的教学改进方法,目的是提高学生的综合素质,进而达到提升土力学教学质量的目的。

关键词： 再生混凝土   混杂钢纤维   撒布式   力学性能  

摘要： 为了研究撒布式混杂钢纤维再生混凝土的力学性能,以混杂钢纤维撒布层数和掺量为参数,对混凝土试块进行抗压、劈拉及弹性模量试验。结果表明:随着混杂钢纤维撒布层数的增加,抗压强度整体变化不大,劈拉强度逐渐呈现上升趋势,弹性模量、拉压比、弹强比随层数变化规律不明显;但弹性模量均较普通再生混凝土降低,拉压比均较普通再生混凝土增大,弹强比有增大也有减小;随着混杂钢纤维掺量的增加,抗压强度先增大后减小,劈拉强度、弹性模量逐渐增大,拉压比、弹强比先减小后增大。撒布混杂钢纤维层后,再生混凝土的破坏由脆性转变为具有一定的塑性。

关键词： 再生混凝土   力学性能   疲劳试验   疲劳寿命  

摘要： 随着我国城市化建设的快速发展,建筑业对资源的需求量以及建筑垃圾的排放量也日益增大,造成了建筑材料资源的短缺和大量的建筑垃圾的环境污染问题。再生混凝土技术完美的解决了这两大难题,实现了建筑混凝土材料的循环利用,带来了显著的经济和环境效益。但受再生骨料性能缺陷的影响,再生混凝土的基本力学性能比一般混凝土有所降低,使其在工程中的应用受到了很大的限制,因此,对再生混凝土有待进一步的研究。本文以实际工程使用的C30混凝土配合比为基础,将再生粗骨料按10%、20%、30%、40%、60%、80%、100%的比例等质量替换天然粗骨料,制配出再生混凝土(RC),通过试验研究了不同替换率再生骨料掺量对再生混凝土的力学性能影响,然后通过疲劳试验结果分析了再生混凝土的疲劳寿命、疲劳概率分布规律和损伤演化规律。本次试验及主要研究工作如下:(1)对使用的再生骨料的表观密度、吸水率、压碎指标、砂浆含量等指标进行了测定,并与天然骨料进行对比,分析再生骨料的缺陷。(2)试验制作了48个150mm×150mm×150mm标准立方体试件分别用于立方体抗压试验和劈裂抗拉试验。比较再生骨料质量取代分数对再生混凝土的抗压、劈裂抗拉性能的影响,并观察试验中试件的破坏过程和形态。(3)制作了96个150mm×150mm×550mm的标准小梁试样,其中24个用于静态四点弯曲抗折试验,研究再生骨料质量取代分数对再生混凝土弯曲抗折性能的影响。(4)通过对剩余72个小梁进行三种应力水平下的疲劳试验,得出再生混凝土的疲劳寿命,并绘制应变-疲劳曲线。(5)对再生混凝土的疲劳寿命进行了Weibull分布数据分析,推导出其双对数疲劳方程,得出疲劳极限强度,并分析其疲劳损伤机理。

关键词： 混杂纤维混凝土   高温   纤维长度   纤维掺量   力学性能  

摘要： 混凝土早已成为当今世界应用最广泛的土木工程材料之一,但也因其本身存在抗拉能力差、脆性大、易开裂等缺点,从而限制了它的应用范围和效果,尤其是近年来,火灾事故频发,已严重威胁到公共财产安全及人民的生命安全,考虑材料的防火性能已成为结构设计的重要课题之一,所以人们不断探索新的混凝土材料,使之向着高效、高性能和绿色方向发展。已有研究表明,在混凝土基体中掺入纤维可改善混凝土的力学性能并提高其耐高温能力,故本文考虑温度、纤维掺量、纤维长度三种因素对混凝土力学性能的影响,研究了常温及高温下,单掺和混掺纤维对混凝土试件的抗压、抗拉、抗折等性能的影响。主要研究内容如下:(1)对单掺玄武岩纤维、单掺纤维素纤维的纤维混凝土与普通混凝土的力学性能进行对比分析。试验结果表明:在混凝土基体中掺入纤维可有效的弥补混凝土脆性大、抗拉强度低的缺点,玄武岩纤维对抗压强度的提高效果优于纤维素纤维,而纤维素纤维则对劈裂抗拉强度的提高最有效。(2)考虑不同纤维掺量、不同纤维长度对混凝土各项力学性能的影响。结果表明:随着纤维长度和纤维掺量的增加,混凝土的立方体抗压及抗折强度均呈现出先升后降的趋势,即只有在纤维长度适当和纤维掺量适中时,纤维混凝土才能对混凝土基体有增强作用。(3)通过试验研究了纤维长度、纤维掺量及温度三种因素的共同作用对混杂纤维混凝土力学性能的影响。研究发现:混杂纤维混凝土的抗压强度随温度升高呈现先升后降的趋势,而劈裂抗拉强度和抗折强度在经历高温后都出现下降,且随着温度升高抗拉和抗折强度逐渐降低。(4)对比普通混凝土及混杂纤维(玄武岩纤维、纤维素纤维)混凝土高温后的基本力学性能。结果表明:在纤维长度和掺量一定时,混杂纤维混凝土表现出了更强的耐高温能力;普通混凝土在经受高温后承载力迅速降低,而混杂纤维混凝土则降低缓慢,在经历高温或明火炙烤时,能更好的发挥作用。

关键词： 冻结黄土   变形   弹性指标   强度   本构模型  

摘要： 准确掌握冻土的力学特征,对寒区工程的建设及运营维护具有重要意义。由于土质、外在环境的差异以及冻土力学性质的复杂性,不同学者对冻土弹性指标的选取、强度特征的描述及其本构模型的确定采用的方法并不统一。为了进一步深入研究冻土的这些力学特性,探讨其确定方法的合理性,本文选取了内蒙古和林地区的冻结黄土作为研究对象,进行了一系列三轴加载试验,研究了冻结和林黄土的变形、强度和本构模型等力学性质,主要研究内容与结论如下:(1)对冻结和林黄土进行了一系列不同温度与不同围压条件下的常规三轴压缩试验,得到了不同条件下冻结黄土的应力-应变曲线与体积应变曲线。试验结果表明:冻结黄土的应力-应变曲线表现为应变硬化型,与此对应的体积应变则总是随着轴向应变的增加先缩后胀。(2)采用两种不同方法确定了冻结和林黄土的弹性模量,发现初始切线模量E和割线模量E随温度的降低而增大,其中E随温度的变化波动性更大。初始切线模量E和割线模量E随围压的变化规律大致可分为两个阶段,在低围压阶段E和E随围压的增加而增大,当围压增加到一定值时,E和E随着围压的进一步增加而减小,在这个变化过程中,E与围压的关系表现出较大的离散性。(3)采用两种不同方法确定了冻结和林黄土的泊松比,发现在不同围压条件下,μ和μ都是随着温度的降低而减小的,μ与温度的线性关系更强。不同温度条件下,μ和μ随着围压的增加先增大后减小,且由于冻结黄土试样是饱冰状态,这两种方式确定的泊松比值都比较小。(4)冻结和林黄土的强度先是随着围压的增加而增大,而当围压增大到一定值时,冻结黄土的强度随着围压的进一步增加而减小;冻结黄土的强度和屈服极限随着温度的降低而增大,与温度绝对值呈线性正相关关系;基于莫尔强度准则与包络线定理分析了冻结黄土的强度指标(粘聚力和内摩擦角),发现冻结黄土的粘聚力随着围压的增加而增大,而其内摩擦角随着围压的增加而减小。(5)研究冻结和林黄土的复杂变形特征,构建冻结黄土的弹塑性本构模型。针对现有本构模型难以准确描述冻土的复杂变形问题,直接根据试验数据来确定硬化定律,提出以塑性等值线作为冻结黄土的屈服面,采用相关联流动法则构建了考虑温度影响的冻结和林黄土弹塑性本构模型。

关键词： 再生混凝土   酸雨侵蚀   力学性能   抗冻性   微观分析  

摘要： 随着城市建设的发展,建筑垃圾数量迅速增加,为提高建筑产业的资源利用率以及缓解建筑垃圾对于环境的压力,本文参照我国针对于建筑垃圾的处理方法,把建筑垃圾处理后制备成再生粗骨料并加入混凝土,并合理设计再生混凝土配合比。考虑到酸雨问题和冻融影响,本文以试验研究为基础,分析再生混凝土受酸雨侵蚀后的基本力学性能以及其抗冻性能,并利用微观电镜扫描、能谱分析试验进行机理分析。另外,本文利用最小二乘法中参数识别方法进行数据的再处理,得到较为合理的参数值,以下为全文主要研究内容:(1)通过分析研究现有的建筑垃圾标准规范,采用适宜本地区的再生粗骨料生产工艺和分级标准:通过相应工艺制备再生粗骨料,测定其吸水率、压碎指标等,并进行相关的混凝土试配,研究发现“有效水灰比”可以大幅提升再生混凝土的力学性能。(2)分析考虑中国酸雨发展趋势以及模拟酸雨侵蚀的试验方法,确定硫酸根离子和硝酸根离子的浓度比6:1,并利用硝酸和硫酸铵制备成酸雨溶液(pH值为2.5和3.5),然后设计喷洒的方案以及安装酸雨喷淋设备进行酸雨侵蚀的模拟。(3)试验中选取再生粗骨料掺量、酸雨pH值、侵蚀天数作为主要试验因素,掺合料掺量作为次要试验因素,通过以上因素进行表观状态、中性化深度、抗压强度、轴压强度、弹性模量以及抗冻性等试验:针对抗压强度分析发现再生粗骨料取代率为35%时更适用于抵抗较低pH值(2.5)酸雨侵蚀,再生粗骨料取代率50%更加适用较高pH值(3.5)时的酸雨侵蚀;针对掺合料对于再生混凝土抗压强度的影响,单掺时,10%硅灰较好,而且掺合料越多其抗压强度越小。(4)本文对受酸雨侵蚀后的再生混凝土抗冻性能进行相关的研究分析,研究发现:冻融循环后的各组混凝土均是相对动弹性模量首先达到破坏标准值,而质量损失率一直低于5%;在不同pH酸雨侵蚀情况下,与再生混凝土相比,天然混凝土抗冻性最好。(5)通过微观电镜扫描以及能谱分析进行部分混凝土的界面区分析,并通过该试验中进行再生混凝土受侵蚀后表观、力学以及抗冻性能分析。本文还参考已有的再生混凝土及其受酸雨侵蚀后的侵蚀系数模型,进行相应的模型参数识别,得到合适的参数值。

关键词： CDIO理念   土力学   教学改革  

摘要： 通过借鉴CDIO工程教育理念,结合本科阶段土力学教学的特点,探讨了基于CDIO教学理念的土力学教学方法改革,提出了该课程教学中,在课堂教学中采用抓主线、案例教学方式;在实验教学中采用自主研发式,充分发挥学生自主能动性;另外,在考核方式上改革以往以考查基本原理掌握为主,转变为包括课堂表现、工程案例分析、科技活动及作业等的综合能力考查。实践表明,CDIO模式很受学生欢迎,具有很好的教学效果。

关键词： 混凝土   固废粗集料种类   品质特性   力学性能  

摘要： 为促进工业/矿业等固体废渣资源化，实施节能减排，实现环境清洁健康发展，本文将七种不同固体废弃物加工成粗集料，分别全部取代天然碎石配制C35混凝土。开展了不同固体废弃物粗集料混凝土力学性能的试验研究，主要包括：混凝土立方体抗压强度和劈拉强度，棱柱体轴心抗压强度和弹性模量，梁型试件的三分点抗折强度等试验，以及受压应力-应变曲线试验，与天然碎石配制的普通混凝土为对照组进行了比较。并利用SEM、XRD等现代测试技术与方法，对不同固体废弃物粗集料及其配制的混凝土的微观结构进行了表征分析。研究结果表明：　　（1）虽然不同固体废弃物粗集料混凝土，在单轴荷载作用下的强度及破坏特征各有差异，但都能满足C35混凝土强度等级及泵送的施工要求。　　（2）不同固体废弃物粗集料混凝土的弹性模量，主要受控于不同固体废弃物粗集料中品质较差的那一部分。应力-应变曲线的上升段斜率皆比普通混凝土小，峰值压应变和极限压应变皆比普通混凝土大，且下降段的斜率明显大于上升段。表明固体废弃物粗集料的品质对下降段的影响程度更大。其中岩巷煤矸石和再生混凝土粗集料配制的混凝土应力-应变曲线下降段陡峭，其余五种固体废弃物粗集料混凝土应力-应变曲线下降段皆比普通混凝土平缓。　　（3）SEM表征了多孔的固体废弃物粗集料，具有吸水和“内养护”作用，使其配制的混凝土界面过渡区结构较好，优于普通混凝土。　　（4）建立了不同固体废弃物粗集料混凝土受压应力-应变全曲线预测模型，预测公式具有较高的预测精度，为工程应用提供了新的计算方法。　　（5）研究结果为固体废弃物粗集料在混凝土中资源化利用提供了新理论、新方法，并促进了固体废弃物的节能减排。

关键词： 堆石混凝土   随机骨料   三维凸壳   等效弹性模量  

摘要： 堆石混凝土是一种由自密实混凝土填充堆石体从而形成致密结构的新型混凝土材料,因其整体性好、强度高,常用于大体积结构中。以往的试验研究中,因堆石混凝土体积过大,无法制作足尺试件分析其力学性能与破坏机理。本文将混凝土随机骨料细观模型的研究方法应用于堆石混凝土力学性能研究中,将堆石混凝土视为由堆石体、自密实混凝土及二者之间的粘结界面层组成的三相介质复合材料进行数值模拟分析,主要内容如下:(1)结合极坐标法与圆内接多边形法联合编写程序,生成二维凸多边形骨料模型;利用瓦拉文公式计算全级配混凝土各粒径等级的骨料个数,并利用蒙特卡罗法进行凸多边形骨料的随机投放过程,保证骨料在投放区域内不相交、不重合;依照此方法建立双边缺口混凝土梁,进行四点剪切数值模拟,缺口处形成主、次两条断裂带,与数字散斑试验破坏形态一致,证明混凝土塑性损伤本构适用于模拟混凝土材料的弹塑性分析;通过三组立方体与棱柱体二维模型对比分析,验证混凝土尺寸效应的存在。(2)利用投放算法进行堆石混凝土二维骨料模型的建立,通过三点弯曲模拟分析,研究堆石混凝土破坏过程,细观模拟结果与试验结果的应力-应变曲线拟合较好,误差在5%以内;在四点剪切模拟中,沿自密实混凝土区域形成连续贯通的剪切破坏带;建立不同堆石率的堆石混凝土模型,对比模拟结果可知,当堆石率为55%时,堆石混凝土抗压强度高、延性好,整体力学性能较好,为工程应用提供设计理论参考。(3)基于三维凸壳原理,自主开发简化的增量算法程序,实现堆石混凝土三维随机骨料的模型;对模型进行立方体抗压模拟分析,结果显示:模型内部破坏由自密实混凝土与堆石体交界处先产生,并向自密实混凝土内扩散,堆石混凝土存在尺寸效应;利用串联、并联模型计算堆石混凝土等效弹性模量,以自密实混凝土强度等级、堆石率、堆石体弹性模量为变量,利用最小二乘法对堆石混凝土等效弹性模量解析解进行拟合,并与试验结果、不同参数的模拟结果分别进行对比,误差在3%左右,验证堆石混凝土等效弹性模量解析解正确、可靠,对工程应用具有一定参考价值。

关键词： 岩土力学   出版者   编辑部   中国科学院武汉岩土力学研究所  

摘要： 《岩土力学》是中国科学院武汉岩土力学研究所主办的综合性岩土力学与工程学术期刊。为全国中文核心期刊,中国科学引文数据库、中国学术期刊综合评价数据库、中国科技论文统计源期刊,《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》全文收录,也是国际三大检索系统之一的美国《工程索引》(EI compendex)文摘收录期刊(光盘版)。