混凝土雙軸動(dòng)態(tài)等比例受壓損傷試驗(yàn)研究

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1、第44卷第1期人民長(zhǎng)江Vo1．44．NO．12013年1月YangtzeRiverJan．，2013文章編號(hào)：1001—4179(2013)01—0074—04混凝土雙軸動(dòng)態(tài)等比例受壓損傷試驗(yàn)研究張劍，肖詩(shī)云，王錦文，張梅松(1．深圳市筑博設(shè)計(jì)股份有限公司，廣東深圳518040；2．大連理工大學(xué)海岸與近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連l16024)摘要：采用大型靜、動(dòng)態(tài)電液伺服試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)普通混凝土受壓試件在應(yīng)變率l0～～1O／s范圍內(nèi)進(jìn)行雙軸動(dòng)態(tài)等比例直接抗壓試驗(yàn)。以切線模量的退化來(lái)度量損傷，從損傷的角度分別在應(yīng)力和應(yīng)變空間分析

2、了混凝土動(dòng)態(tài)損傷閾值隨應(yīng)變率的變化規(guī)律和混凝土的動(dòng)態(tài)損傷演化規(guī)律。研究表明，隨著應(yīng)變率的增大，應(yīng)力空間下?lián)p傷開始發(fā)展階段的應(yīng)力閾值也隨之增加，應(yīng)變空間下?lián)p傷開始發(fā)展階段的應(yīng)變閾值在減小。分析了動(dòng)態(tài)荷栽下混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量的變化規(guī)律，結(jié)果表明，隨著應(yīng)變率增加，混凝土的彈性模量也在增加；混凝土的抗壓強(qiáng)度、臨界應(yīng)變與應(yīng)變率之間呈線性關(guān)系。關(guān)鍵詞：應(yīng)變率；雙向應(yīng)力狀態(tài)；動(dòng)態(tài)損傷；混凝土中圖法分類號(hào)：TV314文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A工程中的混凝土結(jié)構(gòu)極少處于單軸受壓或受拉應(yīng)驗(yàn)結(jié)果表明，在應(yīng)變速率為1．3—5／s之間建立的動(dòng)態(tài)力狀態(tài)，一般

3、都處于多軸應(yīng)力狀態(tài)，如雙向板、剪力墻、剪切破壞面比靜態(tài)條件下的破壞面大30％～40％。核反應(yīng)堆的壓力容器和安全殼、拱壩等結(jié)構(gòu)均處于多Takeda等試驗(yàn)研究了恒定圍壓下混凝土的動(dòng)態(tài)破壞軸應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)混凝土多軸試驗(yàn)的研究直至20世紀(jì)強(qiáng)度準(zhǔn)則。Fujikake等采用液壓作為圓柱體試件的60、70年代才在一些國(guó)家普遍開展起來(lái)，并把多軸混恒定側(cè)向約束力，在軸向施加動(dòng)態(tài)荷載，研究了三向應(yīng)凝土強(qiáng)度的研究成果反映在某些規(guī)范中(如前蘇聯(lián)、力狀態(tài)下混凝土的動(dòng)態(tài)破壞模式，建立了動(dòng)態(tài)的破美國(guó)、日本和英國(guó)等)，并應(yīng)用于實(shí)際工程，取得了顯壞準(zhǔn)則，并提出了

4、半經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型。上述研究著效益。我國(guó)水工混凝土多軸強(qiáng)度的研究是70年代絕大多數(shù)是單向應(yīng)力狀態(tài)下的動(dòng)力試驗(yàn)，復(fù)雜應(yīng)力狀末80年代初開始的，到目前為止，我國(guó)現(xiàn)行的混凝土態(tài)下的動(dòng)力試驗(yàn)資料十分有限。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中給出的混凝土強(qiáng)度和變形設(shè)計(jì)指標(biāo)，本研究利用大連理工大學(xué)海岸和近海工程國(guó)家重都是基于單軸受壓或受拉的試驗(yàn)結(jié)果，因此，研究混凝點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大型混凝土靜、動(dòng)三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了地土的多軸動(dòng)態(tài)受力特性對(duì)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是極為重要震荷載作用下C25混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓特性及其損傷的。演化規(guī)律，并與準(zhǔn)靜態(tài)荷載作用下的的抗壓特性作比在混凝土

5、二軸受力情況的不同應(yīng)力變化途徑中，較。試驗(yàn)所采取的應(yīng)變率范圍為10～～10／s，應(yīng)變等比例加載和定側(cè)壓加載是兩種極端情況，這兩種情率分4個(gè)等級(jí)，分別為l0。。，1O～，l0～，l0／s，其中l(wèi)0。／s為準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率。況下混凝土的變形規(guī)律對(duì)推斷其他應(yīng)力途徑下的力學(xué)特性有著特別的意義。近些年，混凝土多軸向應(yīng)力狀1試驗(yàn)過(guò)程態(tài)下的動(dòng)態(tài)性能研究也有了一些進(jìn)展。Bieanie等在單軸試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上建立了動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型?。Gran1．1試驗(yàn)設(shè)備等對(duì)高強(qiáng)混凝土在較高速率下進(jìn)行三軸動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，試本試驗(yàn)所采用的大型靜、動(dòng)三軸電液伺服試驗(yàn)系收稿日期：

6、2012—06—07作者簡(jiǎn)介：張劍，男，碩士，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。E—mail：jian789654@163．eom第l期張劍，等：混凝土雙軸動(dòng)態(tài)等比例受壓損傷試驗(yàn)研究75統(tǒng)可施加3個(gè)相互垂直方向的荷載，每向最大壓力2試驗(yàn)結(jié)果分析2500kN。在3個(gè)方向都設(shè)有荷載傳感器，每個(gè)方向的位移由一對(duì)高精度的電感式傳感器(LVDT)量測(cè)，2．1試件破壞形態(tài)精度達(dá)到10一mm。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)力比下的在雙軸動(dòng)態(tài)1：1的加載情況下，由于采用了減摩三向拉、三向壓和三向拉壓的靜動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。措施消減了兩端的側(cè)向約束，試件只沿著一個(gè)垂直面1．2

7、試件制備產(chǎn)生拉應(yīng)變，隨著兩端壓應(yīng)力的增大，混凝土的側(cè)向應(yīng)試驗(yàn)試件采用100mm×100mm×100mnl的立方變超過(guò)極限拉應(yīng)變，形成幾組平行的裂縫面，構(gòu)成了片體。水泥采用大連水泥廠生產(chǎn)的“海鷗”牌32．5R普狀破壞形態(tài)(圖1)。通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料為大連地區(qū)天然河沙，粗骨料為連續(xù)級(jí)配的碎石，考慮到實(shí)際工程常用的粒徑大小，石子的最大骨料粒徑為20mm?？紤]到實(shí)際工程中常用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)以及試驗(yàn)設(shè)備的能力，采用C25強(qiáng)度等級(jí)。其配合比為水泥：水：石子：砂=1．00：0．40：2．36：1．16。試件先人工振搗然后在振動(dòng)臺(tái)上振搗成

8、型，24h后拆模，在水中養(yǎng)護(hù)2d，然后，用草簾覆蓋保圖1雙向等比例加載下試件的破壞形態(tài)濕，最外面再用塑料布覆蓋保溫。之后每天早晚各澆水一次，直至28d，其后在自然條件下養(yǎng)護(hù)。2．2應(yīng)變率對(duì)抗壓極限強(qiáng)度的影響混凝土雙軸等比例加載下，測(cè)得不同應(yīng)變速率對(duì)1．3試驗(yàn)加載方案應(yīng)的混凝土