【摘要】：堆石混凝土是一種由自密實混凝土填充堆石體從而形成致密結(jié)構(gòu)的新型混凝土材料,因其整體性好、強度高,常用于大體積結(jié)構(gòu)中。以往的試驗研究中,因堆石混凝土體積過大,無法制作足尺試件分析其力學(xué)性能與破壞機理。本文將混凝土隨機骨料細觀模型的研究方法應(yīng)用于堆石混凝土力學(xué)性能研究中,將堆石混凝土視為由堆石體、自密實混凝土及二者之間的粘結(jié)界面層組成的三相介質(zhì)復(fù)合材料進行數(shù)值模擬分析,主要內(nèi)容如下:(1)結(jié)合極坐標法與圓內(nèi)接多邊形法聯(lián)合編寫程序,生成二維凸多邊形骨料模型;利用瓦拉文公式計算全級配混凝土各粒徑等級的骨料個數(shù),并利用蒙特卡羅法進行凸多邊形骨料的隨機投放過程,保證骨料在投放區(qū)域內(nèi)不相交、不重合;依照此方法建立雙邊缺口混凝土梁,進行四點剪切數(shù)值模擬,缺口處形成主、次兩條斷裂帶,與數(shù)字散斑試驗破壞形態(tài)一致,證明混凝土塑性損傷本構(gòu)適用于模擬混凝土材料的彈塑性分析;通過三組立方體與棱柱體二維模型對比分析,驗證混凝土尺寸效應(yīng)的存在。(2)利用投放算法進行堆石混凝土二維骨料模型的建立,通過三點彎曲模擬分析,研究堆石混凝土破壞過程,細觀模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合較好,誤差在5%以內(nèi);在四點剪切模擬中,沿自密實混凝土區(qū)域形成連續(xù)貫通的剪切破壞帶;建立不同堆石率的堆石混凝土模型,對比模擬結(jié)果可知,當(dāng)堆石率為55%時,堆石混凝土抗壓強度高、延性好,整體力學(xué)性能較好,為工程應(yīng)用提供設(shè)計理論參考。(3)基于三維凸殼原理,自主開發(fā)簡化的增量算法程序,實現(xiàn)堆石混凝土三維隨機骨料的模型;對模型進行立方體抗壓模擬分析,結(jié)果顯示:模型內(nèi)部破壞由自密實混凝土與堆石體交界處先產(chǎn)生,并向自密實混凝土內(nèi)擴散,堆石混凝土存在尺寸效應(yīng);利用串聯(lián)、并聯(lián)模型計算堆石混凝土等效彈性模量,以自密實混凝土強度等級、堆石率、堆石體彈性模量為變量,利用最小二乘法對堆石混凝土等效彈性模量解析解進行擬合,并與試驗結(jié)果、不同參數(shù)的模擬結(jié)果分別進行對比,誤差在3%左右,驗證堆石混凝土等效彈性模量解析解正確、可靠,對工程應(yīng)用具有一定參考價值。
【圖文】：

可以不經(jīng)振搗而自動流平來充填模型的混凝土材料。關(guān)于自研究報道是 1988 年日本東京大學(xué)岡村甫教授在東京大學(xué)進行的岡村甫教授在美國德克薩斯大學(xué)講學(xué)并于 1997 年發(fā)表在《International）的論文中定義此為“自密實高性能混凝土”。1998 量已占其混凝土總用量的 6%。目前，日本土木學(xué)會已出版關(guān)于自的設(shè)計與施工導(dǎo)則。在世界上跨度最大的吊橋日本明石海峽大橋這混凝土，使工期從 2.5 年縮短為 2 年。凝土（Rock-Filled Concrete，簡稱 RFC）在 2003 年由清華大學(xué)金是在自密實混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型大體積混凝土施施工技術(shù)是將一定粒徑的堆石直接入倉，形成有空隙的堆石體，然堆石體中，自密實混凝土利用其自身重力和高流動性能，，自動填充經(jīng)過凝結(jié)、固化之后，形成密實性強、整體性好、強度高的堆石。實際工程中，堆石體骨料粒徑一般大于 300mm，最高可達 1m

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文優(yōu)化。堆石體形成的穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)，保證了結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，使混凝土強抗裂能力；）堆石混凝土中大粒徑骨料相對體積大、棱角多，增加了與自密實混凝石棱角與自密實混凝土的有效咬合，提高了堆石混凝土的層間抗剪能力除層間結(jié)合面鑿毛工序；）自密實混凝土的自流動性可以大量減少人工振搗工序，提升施工過程效地減少混凝土生產(chǎn)和澆筑量，避免人工振搗時產(chǎn)生的誤差，有效降低工藝。此外，該工藝也減少和消除了溫控和層間處理等措施。不同的施工作業(yè)面，根據(jù)堆石體和自密實混凝土施工順序的不同，堆石劃分為常規(guī)堆石混凝土和拋石型堆石混凝土兩種方式，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV431

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