张仁波
- 作品数：37 被引量：190H指数：8
- 供职机构：北京工业大学建筑工程学院城市与重大工程安全减灾省部共建重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划北京市自然科学基金更多>>
- 相关领域：建筑科学水利工程理学一般工业技术更多>>
- 低温下混凝土劈裂拉伸破坏及尺寸效应试验研究被引量：1
- 2023年
- 混凝土材料在低温环境下应用广泛,但是目前对混凝土低温力学性能的研究仍不够充分。为了探讨混凝土材料的低温抗拉性能及尺寸效应规律,设计了边长为100 mm、150 mm和300 mm的立方体混凝土试块,分别在四个温度(T=20℃、-30℃、-60℃和-90℃)下进行了劈裂抗拉强度试验,得到了相应的破坏模式、荷载-位移曲线以及劈裂抗拉强度。试验结果表明:在低温劈裂拉伸荷载作用下,混凝土中的骨料颗粒破坏比常温下更为严重;随着温度降低,混凝土材料的劈裂抗拉强度较常温下显著提高;低温下混凝土的劈裂抗拉强度随其尺寸增大而下降,存在明显的尺寸效应现象,且随着温度降低,尺寸效应行为更显著;另外,经典的Type-2尺寸效应律可以较好地描述试验得到的低温条件下混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应规律。
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- 关键词：混凝土材料抗拉性能尺寸效应
- 低应力水平下混凝土中氯离子扩散行为多尺度分析方法被引量：10
- 2017年
- 混凝土的扩散渗透性能与其微观结构(包括细观尺度上粗骨料颗粒与砂浆之间的界面过渡区及砂浆本身的微观结构等)密切相关。在微观尺度上,砂浆和界面过渡区均可视为由无孔砂浆基质和孔隙水夹杂相组成的两相复合材料,二者的主要区别表现为孔隙率不同。在外荷载作用下,砂浆和界面过渡区的毛细孔隙率及孔隙连通性会发生改变,从而改变混凝土的扩散渗透性能。基于此,该文建立了低应力水平下混凝土中氯离子扩散行为多尺度理论分析方法,获得了混凝土表观扩散系数与外荷载(以体应变表征)及砂浆和界面过渡区当前孔隙率的定量关系。分析所采用的主要参数为砂浆和界面过渡区的毛细孔隙率、无孔砂浆基质和骨料相的力学参数、骨料相和界面过渡区的体积分数、外荷载等。与已有文献数据对比知,该文分析结果与之吻合良好,表明了理论分析方法的合理性与准确性。此外,基于该方法,探讨分析了混凝土微/细观结构对其宏观扩散性能的影响。
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- 关键词：混凝土微观结构多尺度
- 钢纤维混凝土高温动态压缩力学行为细观数值模拟
- 钢纤维混凝土是一种良好的防护结构建筑材料.在防护结构的服役过程中,可能会遭受到火灾、冲击二者单独或联合作用等极端荷载情况.为了研究高温高应变率耦合作用下钢纤维混凝土的力学行为,本文从细观角度出发建立了细观数值模型.在模型...
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- 关键词：钢纤维混凝土高温环境应变率
- 力学损伤混凝土热传导行为细观研究被引量：4
- 2018年
- 为研究力学损伤对温度传导行为的影响,考虑混凝土细观结构的非均质性,将其视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,提出并建立了力学-热学单向耦合作用研究的细观数值方法与模型。方法的思想是:首先对非均质混凝土在荷载作用下开裂损伤力学行为模拟分析,获得其内部的损伤分布情况;然后,将力学分析结果作为初始输入条件,结合复合材料均匀化理论,获得损伤混凝土各细观单元的导热性能,从而实现了力学-热学单向耦合作用的数值模拟。以单轴压缩加载为例,通过与试验结果的对比,验证细观方法的合理性与有效性。基于该套细观数值模拟方法,对荷载作用后混凝土试件的宏观有效导热系数与温度场分布进行了细观计算分析,对比了不同复合材料力学模型的影响,探讨分析了压缩荷载水平的影响规律。
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- 关键词：混凝土非均质细观数值模拟
- 基于分形理论的北京地区砂砾石地层细观建模被引量：8
- 2017年
- 土石混合体材料及相应地层中地下结构的力学行为及变形规律受到颗粒粒度组成与分布规律的影响。采用分形几何学对土石混合体的粒度分布进行描述,进一步明确了质量–粒径级配曲线与粒度分形维数之间的关系。在双对数坐标系Tlg(M(r
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- 关键词：土力学砂砾石地层细观结构分形维数颗粒粒度
- 钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究被引量：5
- 2015年
- 混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。
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- 关键词：混凝土保护层细观锈蚀率数值模拟
- 高温下/后钢筋混凝土梁抗冲击性能:细观分析被引量：3
- 2020年
- 冲击(或爆炸)和火灾往往伴随发生并威胁工程结构的使用安全,高温和高应变率对钢筋混凝土(RC)结构的耦合作用引起了研究者的广泛关注.本文结合混凝土细观非均质性,考虑钢筋和混凝土材料的应变率增强效应及高温退化效应,同时考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移行为,建立了RC梁抗火抗冲击性能研究的细观数值模型.与室温下落锤冲击试验结果对比,验证了细观数值模型的合理性,进而比较分析了高温下及高温后RC梁在冲击作用下的力学响应,揭示了RC梁的破坏模式与失效机制.结果表明:建立的细观数值模型能够有效描述RC梁在高温和冲击荷载联合作用下的破坏模式;相同受火时间,高温下RC梁表现出比高温后RC梁更为严重的破坏,且随受火时间的增加,差异逐渐扩大.
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- 关键词：RC梁高温后抗冲击性能破坏模式
- 纵筋锈蚀无腹筋混凝土梁抗剪性能细观数值研究
- 2023年
- 以钢筋混凝土梁为研究对象,考虑钢筋非均匀锈蚀膨胀效应,建立三维钢筋混凝土梁剪切破坏分析的数值分析模型.通过多阶段分析方法(钢筋锈蚀阶段,构件性能退化阶段)探索锈蚀对结构力学行为的影响.钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,获得保护层的破坏状态,并以此“最终状态”作为之后混凝土梁静载试验的“初始条件”输入,进而模拟构件的力学行为.在验证了多阶段数值模型合理性的基础上,分析了纵筋锈蚀、剪跨比对无腹筋混凝土梁抗剪性能的影响规律.结果表明,纵筋锈蚀使混凝土梁产生明显的纵向裂缝.纵筋锈蚀率增大,保护层开裂区域增加,梁的抗剪承载力下降严重.另外,剪跨比对梁的抗剪承载力产生影响,剪跨比对未锈蚀梁的影响明显大于对锈蚀梁的影响程度.最后,基于模拟结果对相关设计规范中的抗剪承载力计算公式进行了讨论,发展建立了考虑锈蚀影响的无腹筋混凝土梁抗剪承载力计算方法.
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- 关键词：钢筋混凝土梁纵筋细观数值模拟
- 温度对混凝土结构力学性能影响的研究进展被引量：36
- 2021年
- 混凝土材料因为性能优异、取材广泛,应用范围不断扩展。火灾高温、高纬度和极地严寒环境以及液化天然气储罐等情形使得混凝土结构所承受的温度跨越1000℃左右的高温到-165℃的低温。因此,为保证工程结构在不同环境中的安全性,需要充分了解掌握温度对混凝土材料及结构性能影响。长期以来,研究者针对不同温度下混凝土结构的性能,开展大量研究工作,形成较为系统的理论体系和设计方法。文中梳理了高温对普通混凝土、钢纤维混凝土和钢筋材料性能及构件力学性能影响的研究成果,介绍了混凝土、钢筋和钢筋混凝土构件低温性能的研究进展,从高性能混凝土材料和构件高温性能、混凝土结构抗火设计方法、受火混凝土结构损伤评估与加固、混凝土材料低温力学性能和损伤机理以及构件行为等方面指出研究工作发展趋势。
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- 关键词：混凝土高温热工性能力学性能
- 冲击荷载作用下RC深梁动力响应数值模拟研究
- 2023年
- 钢筋混凝土(RC)深梁的传力机制与一般梁不同。考虑钢筋和混凝土的材料性能以及二者之间黏结强度的应变率效应,借助三维非线性有限元模型对冲击荷载作用下RC深梁的动力响应开展了数值模拟研究,并探讨了跨高比、冲击质量和受拉钢筋配筋率对RC梁破坏模式、跨中挠度、冲击力和支反力的影响。结果表明:冲击荷载作用下,RC深梁主要发生冲剪破坏;随着跨高比增大,破坏模式由剪切为主转变为弯曲为主,跨中挠度与净跨的比值减小;RC梁的跨中挠度、冲击力持续时间和支反力作用时间随冲击质量增大而线性增加;在一定范围内提高受拉钢筋配筋率可减轻RC梁的损伤并减小跨中位移。
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- 关键词：钢筋混凝土深梁冲击荷载动力响应配筋率
