为探究花岗岩-混凝土组合体在寒区环境下冻融损伤规律,设计了3种不同界面粗糙度(0.61,1.18,1.69 mm)的花岗岩-混凝土组合体,利用快速冻融机模拟了冻融循环次数为0,10,20,30次的不同寒区环境,对冻融后的花岗岩-混凝土组合体外观形貌变化、质量损失、抗折强度损失、起裂韧度、断裂能等参数进行分析。结果表明:随着冻融次数的增加,试样质量损失率、纵波声速衰减和各项力学性能损失均呈增长趋势。在冻融30次后,界面粗糙度为0.61 mm的试样纵波声速降低了13.03%,抗折强度和断裂能损失率分别为73.22%和67.67%,;界面粗糙度为1.18 mm的试样纵波声速降低了12.59%,抗折强度和断裂能损失率为61.28%和69.13%;界面粗糙度为1.69 mm的试样纵波声速降低了9.67%,抗折强度和断裂能损失率为39.40%和41.97%。研究计算了花岗岩-混凝土组合体试样起裂韧度与损伤因子,得到了以上3种界面粗糙度下,组合体起裂断裂韧度与冻融循环次数线性拟合表达式,可为相关研究提供一定的参考。
冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计不同因素的正交试验,对各因素进行显著性分析。结果表明:含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势,围压与界面抗剪强度呈正相关;含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线为强应变软化型,高于最优含水率时,应力-应变曲线为弱应变软化型;冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为:含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型,给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型,该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。
冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计不同因素的正交试验,对各因素进行显著性分析。结果表明:含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势,围压与界面抗剪强度呈正相关;含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线为强应变软化型,高于最优含水率时,应力-应变曲线为弱应变软化型;冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为:含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型,给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型,该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。
冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计不同因素的正交试验,对各因素进行显著性分析。结果表明:含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势,围压与界面抗剪强度呈正相关;含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线为强应变软化型,高于最优含水率时,应力-应变曲线为弱应变软化型;冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为:含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型,给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型,该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。
冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计不同因素的正交试验,对各因素进行显著性分析。结果表明:含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势,围压与界面抗剪强度呈正相关;含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线为强应变软化型,高于最优含水率时,应力-应变曲线为弱应变软化型;冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型,给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型,该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。
冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据,界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响,开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验,分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标;设计不同因素的正交试验,对各因素进行显著性分析。结果表明:含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势,围压与界面抗剪强度呈正相关;含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线为强应变软化型,高于最优含水率时,应力-应变曲线为弱应变软化型;冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为:含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型,给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型,该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。
为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性,利用自行研制的大型蠕变剪切仪,开展了-1℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征,并将分级加载曲线转换为分别加载曲线,研究蠕变速率随时间变化规律,建立剪应力-稳定蠕变速率函数,从而得到接触面长期强度值,进一步建立接触面长期强度与粗糙度的函数关系,以探讨粗糙度抵抗蠕变的作用机理。结果表明:高温冻结粉土-混凝土接触面分级加载强度及剪切破坏时间与粗糙度呈线性正相关,随着粗糙度的增大,剪切破坏界面向土体内部偏移,破坏类型由接触面滑移破坏向土体内部破坏发展;通过陈氏法将分级加载曲线转换为分别加载曲线,得到的分别加载蠕变曲线具有衰减和非衰减蠕变特征;建立稳定蠕变速率与剪应力的函数关系符合arrhenius方程,从而得到接触面长期强度仅约为分级加载强度的20%,说明高温冻结粉土-混凝土接触面具有显著的流变效应;接触面长期强度随粗糙度的增大呈线性增长,接触面粗糙度由0 mm增大到1.225 mm时,长期强度可增大220%,可通过增大接触表面粗糙...
为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性,利用自行研制的大型蠕变剪切仪,开展了-1℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征,并将分级加载曲线转换为分别加载曲线,研究蠕变速率随时间变化规律,建立剪应力-稳定蠕变速率函数,从而得到接触面长期强度值,进一步建立接触面长期强度与粗糙度的函数关系,以探讨粗糙度抵抗蠕变的作用机理。结果表明:高温冻结粉土-混凝土接触面分级加载强度及剪切破坏时间与粗糙度呈线性正相关,随着粗糙度的增大,剪切破坏界面向土体内部偏移,破坏类型由接触面滑移破坏向土体内部破坏发展;通过陈氏法将分级加载曲线转换为分别加载曲线,得到的分别加载蠕变曲线具有衰减和非衰减蠕变特征;建立稳定蠕变速率与剪应力的函数关系符合arrhenius方程,从而得到接触面长期强度仅约为分级加载强度的20%,说明高温冻结粉土-混凝土接触面具有显著的流变效应;接触面长期强度随粗糙度的增大呈线性增长,接触面粗糙度由0 mm增大到1.225 mm时,长期强度可增大220%,可通过增大接触表面粗糙...
为研究高温冻土-混凝土接触面的蠕变特性,利用自行研制的大型蠕变剪切仪,开展了-1℃条件下冻结粉土与粗糙度分别为0,0.538,0.775,1.225 mm混凝土接触面的分级加载蠕变试验。分析了分级加载条件下接触面蠕变曲线规律及接触面破坏特征,并将分级加载曲线转换为分别加载曲线,研究蠕变速率随时间变化规律,建立剪应力-稳定蠕变速率函数,从而得到接触面长期强度值,进一步建立接触面长期强度与粗糙度的函数关系,以探讨粗糙度抵抗蠕变的作用机理。结果表明:高温冻结粉土-混凝土接触面分级加载强度及剪切破坏时间与粗糙度呈线性正相关,随着粗糙度的增大,剪切破坏界面向土体内部偏移,破坏类型由接触面滑移破坏向土体内部破坏发展;通过陈氏法将分级加载曲线转换为分别加载曲线,得到的分别加载蠕变曲线具有衰减和非衰减蠕变特征;建立稳定蠕变速率与剪应力的函数关系符合arrhenius方程,从而得到接触面长期强度仅约为分级加载强度的20%,说明高温冻结粉土-混凝土接触面具有显著的流变效应;接触面长期强度随粗糙度的增大呈线性增长,接触面粗糙度由0 mm增大到1.225 mm时,长期强度可增大220%,可通过增大接触表面粗糙...
为保证多年冻土地区桥梁桩基在服役期的安全稳定,需研究考虑流变效应的桩端承载及桩侧承载性能,其中考虑桩-冻土接触面蠕变特性的桩侧承载性能是多年冻土桩基长期稳定性的关键。利用自行研制的大型应力控制式剪切仪开展冻结砂土-混凝土接触面的剪切蠕变特性研究,试验采用灌砂法定义混凝土表面的粗糙度,其中4组为试验分析组(粗糙度为0,0.039,0.059和0.098 mm),1组为模型验证组(粗糙度为0.02 mm)。基于冻结砂土-混凝土接触面蠕变试验,研究蠕变变形、蠕变速率与时间及粗糙度的变化规律,揭示粗糙度影响下的接触面剪切蠕变机理,建立考虑粗糙度影响的接触面现象学蠕变模型。研究结果表明:冻结砂土-混凝土接触面在恒荷载作用下表现出显著的蠕变效应。不同粗糙度条件下,冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性不尽相同,粗糙度越大试样衰减蠕变时间越长、稳定蠕变阶段越明显、蠕变稳定性越强;稳定蠕变速率随粗糙度的增大而减小,二者呈线性变化规律,得到发生非衰减蠕变的临界粗糙度为0.093 mm。提出的现象学蠕变模型对冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线有着良好的适应性,同时也可用于预测不同粗糙度条件下试样的蠕变规律,可为多年冻...