鋼筋混凝土構(gòu)件破壞機(jī)理與尺寸效應(yīng)研究

通過對(duì)不同尺寸特別是大尺寸鋼筋混凝土梁、柱及其節(jié)點(diǎn)的受彎、受剪、軸壓、偏壓和抗震性能的試驗(yàn)和理論分析，揭示了其破壞機(jī)理，得到了鋼筋混凝土大尺寸構(gòu)件的力學(xué)性能參數(shù)以及覆蓋大尺寸的尺寸效應(yīng)規(guī)律。提出了混凝土破壞過程及宏觀力學(xué)性能研究的細(xì)觀單元等效化力學(xué)模型，建立了混凝土變形及破壞過程研究的三維細(xì)觀單元等效化力學(xué)模型，更真實(shí)、更直觀的研究了混凝土材料的內(nèi)部破壞過程及宏觀力學(xué)性能?；诨炷聊z凝體與骨料、混凝土與鋼筋界面參數(shù)和混凝土、約束混凝土材料試件尺寸效應(yīng)的研究結(jié)果，編制了細(xì)觀層次鋼筋混凝土有限元分析程序，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件破壞試驗(yàn)結(jié)果以及構(gòu)件尺寸效應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。在試驗(yàn)和理論分析基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)行基于小試件研究結(jié)果的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法或相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為建立更為科學(xué)、合理、可靠的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法奠定了基礎(chǔ)。 2100433B

目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的土木工程結(jié)構(gòu)中占有極其重要的地位，并且隨著材料科學(xué)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)跨度和高度的增加以及結(jié)構(gòu)形式的多樣化，使得結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸越來越大、承載能力越來越高、受力越來越復(fù)雜。由于受試驗(yàn)研究條件和認(rèn)識(shí)水平的限制，對(duì)這些受力復(fù)雜的大尺寸、高承載的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的真實(shí)破壞機(jī)理以及力學(xué)性能的研究還很不足，更不系統(tǒng)，在對(duì)這些大尺寸構(gòu)件的設(shè)計(jì)中還只能依據(jù)和參考基于小尺寸構(gòu)件研究成果建立起來的設(shè)計(jì)理論和方法、公式，這實(shí)際上是一種沒有堅(jiān)實(shí)科學(xué)依據(jù)的外推。本課題通過不同尺寸特別是大尺寸鋼筋混凝土構(gòu)件的破壞試驗(yàn)和理論分析，研究其破壞機(jī)理，得到鋼筋混凝土大尺寸構(gòu)件的力學(xué)性能參數(shù)以及覆蓋大尺寸的尺寸效應(yīng)規(guī)律，對(duì)現(xiàn)行基于小試件研究結(jié)果的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法或相關(guān)參數(shù)提出修正，建立覆蓋大尺寸的考慮混凝土尺寸效應(yīng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法，提高大尺寸鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)科學(xué)性和合理性。

本研究以試驗(yàn)方法為主，數(shù)值方法為輔，對(duì)不同脆性的混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)進(jìn)行研究，著重研究脆性改善對(duì)混凝土強(qiáng)度，特別是在較大尺度上對(duì)混凝土實(shí)際承載能力的提高作用。試驗(yàn)證實(shí)了脆性對(duì)混凝土強(qiáng)度尺寸效應(yīng)的影響，表明脆性實(shí)際上也影響混凝土的承載能力，試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果還表明，聚合物混凝土和鋼纖維混凝土因?yàn)楦纳苹炷恋拇嘈?，因此在使用尺度上是有利于承載能力提高。研究還揭示，混凝土強(qiáng)度與斷裂韌性尺寸效應(yīng)兩者間存在一定關(guān)系，因此可由強(qiáng)度尺寸效應(yīng)來得到真實(shí)斷裂韌性；不同荷載狀態(tài)下，因?yàn)槠茐臅r(shí)能量耗散的程度不同，因此尺寸效應(yīng)規(guī)律也不同。本研究結(jié)果對(duì)高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土的研究與應(yīng)用有一定的參考意義。 2100433B

物質(zhì)的磁效應(yīng)具有基礎(chǔ)研究的意義，它提供了物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)內(nèi)部各種相互作用以及由此引起的各種物理性能相互聯(lián)系的豐富信息。例如磁光效應(yīng)可用來探測(cè)磁性物質(zhì)內(nèi)磁性電子的躍遷及其能級(jí)；磁電效應(yīng)則反映傳導(dǎo)電子與導(dǎo)致宏觀磁性的電子之間的相互作用。磁效應(yīng)在技術(shù)應(yīng)用中已經(jīng)或正在獲得重要應(yīng)用，為各種需要提供了性能優(yōu)良的新器件、新材料和新手段。 如磁-力效應(yīng)與磁聲效應(yīng)分別用于制造電聲換能器及延遲線；磁光效應(yīng)被用于觀察磁化強(qiáng)度的分布，研制磁光器件及磁光存儲(chǔ)器件；順磁鹽或核磁的絕熱退磁為獲得超低溫的有效手段；磁電阻效應(yīng)則用于檢測(cè)磁場(chǎng)而制成新型磁頭及磁泡檢測(cè)器。在工程技術(shù)上有特殊應(yīng)用的恒彈性材料及低膨脹系數(shù)材料則基于磁-力效應(yīng)及磁熱效應(yīng),均與磁致伸縮效應(yīng)有關(guān)。