發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 20:17

　　 堆石混凝土是一種結(jié)合了自密實(shí)混凝土和預(yù)填堆石技術(shù)而發(fā)展起來的新型大體積混凝土,具有施工速度快、溫控措施簡單、經(jīng)濟(jì)成本低及綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),未來將具有良好的應(yīng)用前景。工程實(shí)踐表明,力學(xué)性能和耐久性是影響堆石混凝土廣泛應(yīng)用的兩個(gè)重要因素,但目前受到試件制作及縮尺效應(yīng)等試驗(yàn)條件的制約,采用傳統(tǒng)物理試驗(yàn)方法進(jìn)行堆石混凝土力學(xué)性能和耐久性能的研究還存在資源消耗大、難以進(jìn)行真實(shí)尺寸試件試驗(yàn)研究等問題與不足。為此,本文首先利用Python自主編制程序,通過ABAQUS軟件建立了堆石混凝土的隨機(jī)骨料模型;然后,運(yùn)用ABAQUS軟件針對堆石混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬試驗(yàn),揭示了堆石率及各相材料參數(shù)(堆石、自密實(shí)混凝土及界面過渡區(qū))對堆石混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律;最后,針對自密實(shí)混凝土的凍融損傷特性進(jìn)行了模擬凍融循環(huán)試驗(yàn),并在此基礎(chǔ)上開展了針對堆石混凝土凍融損傷性能的數(shù)值仿真試驗(yàn)研究,揭示了堆石混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量在凍融循環(huán)過程中的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:(1)堆石混凝土在不同堆石率下的破壞過程是相似的:從界面過渡區(qū)開始出現(xiàn)損傷,損傷沿著堆石表面發(fā)展萌生出微裂紋,微裂紋隨著荷載的增加逐漸擴(kuò)展、匯聚,直至貫通試件導(dǎo)致其破壞。(2)堆石對于堆石混凝土內(nèi)部微裂紋萌生、匯聚和擴(kuò)展的過程有較大影響,對微裂紋的擴(kuò)展起到了一定的抑制作用,進(jìn)而使得堆石率較高的堆石混凝土表現(xiàn)出了較高的抗壓強(qiáng)度。(3)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度等級的提高可有效提高堆石混凝土的抗壓強(qiáng)度和彈性模量;堆石彈性模量的增加會顯著增大堆石混凝土的彈性模量,但對其抗壓強(qiáng)度影響不大;界面過渡區(qū)力學(xué)性能的提升能有效提高堆石混凝土的抗壓強(qiáng)度,但對其彈性模量幾乎沒有影響。(4)自密實(shí)混凝土和堆石混凝土的抗壓強(qiáng)度和彈性模量均隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加而呈現(xiàn)出線性降低的規(guī)律,且堆石混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量降低的幅度均小于自密實(shí)混凝土降低的幅度,說明堆石混凝土表現(xiàn)出了更好的抗凍耐久性。本文運(yùn)用ABAQUS軟件針對堆石混凝土的力學(xué)性能及凍融損傷性能分別進(jìn)行了細(xì)觀數(shù)值仿真試驗(yàn)研究,對堆石混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用有一定的借鑒意義。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TV431
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 概述
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 填充性能研究現(xiàn)狀
        1.2.2 熱學(xué)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 力學(xué)性能研究現(xiàn)狀
        1.2.4 耐久性能和長期性能研究現(xiàn)狀
        1.2.5 現(xiàn)在研究的不足與問題
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
2 混凝土損傷有限元分析的基本原理
    2.1 損傷力學(xué)的基本理論
    2.2 塑性損傷模型
    2.3 損傷有限元計(jì)算方法
    2.4 本章小結(jié)
3 堆石混凝土細(xì)觀有限元模型建立方法研究
    3.1 混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析方法
    3.2 隨機(jī)堆石的生成方法
        3.2.1 二維骨料模型的生成
        3.2.2 三維骨料模型的生成
        3.2.3 單個(gè)堆石的生成
        3.2.4 堆石生成算法
    3.3 隨機(jī)堆石的投放及細(xì)觀模型的有限元剖分
        3.3.1 隨機(jī)骨料投放方法
        3.3.2 細(xì)觀模型的有限元剖分
        3.3.3 堆石投放及有限元剖分算法
    3.4 細(xì)觀材料本構(gòu)模型
    3.5 模型生成應(yīng)用驗(yàn)證
        3.5.1 試件尺寸
        3.5.2 材料參數(shù)
        3.5.3 邊界條件及荷載
        3.5.4 數(shù)值計(jì)算結(jié)果
        3.5.5 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比
    3.6 本章小結(jié)
4 堆石混凝土抗壓力學(xué)性能的細(xì)觀數(shù)值仿真試驗(yàn)研究
    4.1 堆石率對堆石混凝土抗壓力學(xué)性能的影響
        4.1.1 材料參數(shù)
        4.1.2 邊界條件及荷載
        4.1.3 模擬結(jié)果分析
    4.2 材料參數(shù)對堆石混凝土抗壓力學(xué)性能的影響
        4.2.1 自密實(shí)混凝土
        4.2.2 堆石
        4.2.3 界面過渡區(qū)
    4.3 本章小結(jié)
5 堆石混凝土凍融損傷性能的細(xì)觀數(shù)值仿真試驗(yàn)研究
    5.1 概述
        5.1.1 混凝土在凍融循環(huán)作用下的損傷破壞機(jī)理
        5.1.2 混凝土凍融過程數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
    5.2 凍融循環(huán)模擬分析的數(shù)值方法
        5.2.1 熱傳導(dǎo)方式
        5.2.2 熱應(yīng)力分析方法
        5.2.3 凍融過程在ABAQUS中的實(shí)現(xiàn)
    5.3 自密實(shí)混凝土凍融損傷性能的數(shù)值模擬
        5.3.1 溫度場結(jié)果分析
        5.3.2 凍融對力學(xué)性能的影響分析
    5.4 堆石混凝土凍融損傷性能的數(shù)值模擬
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2890391