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现代隧道技术 2024, Vol. 61 Issue (6) :209-218    DOI:
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基于细观力学模型的冻融混凝土性能劣化研究
(1.中铁九局集团有限公司,沈阳 110013;2.中铁九局集团第二工程有限公司,吉林 132001; 3.西南交通大学土木工程学院,成都 610031)
Study on the Performance Degradation of Concrete Under Freeze-thaw Cycles Based on Mesoscopic Mechanical Models
(1. China Railway No.9 Group Co., Ltd., Shenyang 110013; 2. No.2 Engineering Company of China Railway No.9 Engineering Group Co., Ltd., Jilin 132001; 3. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031)
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摘要 为明确冻融环境下混凝土细观特性对结构性能劣化的影响,基于ABAQUS二次开发,并结合冻融循环试验和单轴压缩试验结果,建立不同冻融程度下混凝土三维细观力学模型,以峰值应力和峰值应变为衡量指标对不同骨料特性下混凝土的力学性能进行分析。研究结果表明:(1)压缩过程中混凝土内部裂缝环绕骨料产生,出现在砂浆和界面层,加载早期,混凝土表面形成斜向裂缝,内部中心区域出现微裂纹,随着压缩位移增大,裂缝长度和宽度增加,斜向裂缝迅速扩展形成贯通裂缝导致结构破坏;(2)随着冻融程度加重,达到最大分析步时混凝土产生的损伤分布区域更广,裂缝更宽、更长;(3)冻融循环次数增加过程中,骨料级配、骨料粒径越大,混凝土峰值应力变化率越大,峰值应变变化率减小;骨料含量越大,混凝土峰值应力变化率越小,峰值应变变化率越小;(4)优化骨料级配、提高骨料含量、减小骨料粒径对结构抗冻融性能和抗压性能有利,骨料形状则没有影响。
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作者相关文章
王 珣1
2 张康健3 郭金龙1
2 魏荣华3 张志强3
关键词混凝土   冻融损伤   单轴压缩试验   细观模型   抗压强度     
Abstract: To clarify the influence of mesoscopic characteristics on the structural performance degradation of con? crete under freeze-thaw conditions, a three-dimensional mesoscopic mechanical model of concrete under different freeze-thaw levels was developed using ABAQUS secondary development, combined with freeze-thaw cycles and uniaxial compression test results. The mechanical performance of concrete with varying aggregate characteristics was analyzed using peak stress and peak strain as evaluation metrics. The findings are as follows: (1) During compression, cracks in the concrete initiate around the aggregates, primarily appearing in the mortar and interfacial layers.Diagonal surface cracks form in the early stages of loading, while microcracks appear in the central internal region.As compression displacement increases, the length and width of cracks grow, and diagonal cracks rapidly extend into through-cracks, causing structural failure; (2) As freeze-thaw damage intensifies, the damage distribution in concrete becomes more extensive, and crack width and length increase; (3) With increasing freeze-thaw cycles, larger aggregate gradation and particle size result in a greater rate of change in peak stress and a smaller rate of change in peak strain. Conversely, higher aggregate content leads to smaller rates of change in both peak stress and peak strain; (4) Optimizing aggregate gradation, increasing aggregate content, and reducing aggregate particle size improve freeze-thaw resistance and compressive strength of concrete, while aggregate shape has no significant impact.
KeywordsConcrete,   Freeze-Thaw damage,   Uniaxial compression test,   Mesoscopic model,   Compressive strength     
基金资助:国家自然科学基金高铁联合基金项目(U1934213).
作者简介: 王 珣(1985-),男,高级工程师,主要从事隧道与地下方向的研究工作,E-mail: WangX8512@163.com. 通讯作者:张志强(1968-),男,博士,教授,主要从事隧道与地下工程领域的研究与教学工作,E-mail:clarkchang68@163.com.
引用本文:   
王 珣1, 2 张康健3 郭金龙1, 2 魏荣华3 张志强3 .基于细观力学模型的冻融混凝土性能劣化研究[J]  现代隧道技术, 2024,V61(6): 209-218
WANG Xun1, 2 ZHANG Kangjian3 GUO Jinlong1, 2 WEI Ronghua3 ZHANG Zhiqiang3 .Study on the Performance Degradation of Concrete Under Freeze-thaw Cycles Based on Mesoscopic Mechanical Models[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2024,V61(6): 209-218
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2024/V61/I6/209
 
没有本文参考文献
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