混凝土雙軸動態(tài)等比例受壓損傷試驗研究

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1、第44卷第1期人民長江Vo1．44．NO．12013年1月YangtzeRiverJan．，2013文章編號：1001—4179(2013)01—0074—04混凝土雙軸動態(tài)等比例受壓損傷試驗研究張劍，肖詩云，王錦文，張梅松(1．深圳市筑博設計股份有限公司，廣東深圳518040；2．大連理工大學海岸與近海工程國家重點實驗室，遼寧大連l16024)摘要：采用大型靜、動態(tài)電液伺服試驗系統(tǒng)對普通混凝土受壓試件在應變率l0～～1O／s范圍內進行雙軸動態(tài)等比例直接抗壓試驗。以切線模量的退化來度量損傷，從損傷的角度分別在應力和應變空間分析

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

3、都處于多軸應力狀態(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％。核反應堆的壓力容器和安全殼、拱壩等結構均處于多Takeda等試驗研究了恒定圍壓下混凝土的動態(tài)破壞軸應力狀態(tài)。對混凝土多軸試驗的研究直至20世紀強度準則。Fujikake等采用液壓作為圓柱體試件的60、70年代才在一些國家普遍開展起來，并把多軸混恒定側向約束力，在軸向施加動態(tài)荷載，研究了三向應凝土強度的研究成果反映在某些規(guī)范中(如前蘇聯(lián)、力狀態(tài)下混凝土的動態(tài)破壞模式，建立了動態(tài)的破美國、日本和英國等)，并應用于實際工程，取得了顯壞準則，并提出了

4、半經驗的動態(tài)本構模型。上述研究著效益。我國水工混凝土多軸強度的研究是70年代絕大多數(shù)是單向應力狀態(tài)下的動力試驗，復雜應力狀末80年代初開始的，到目前為止，我國現(xiàn)行的混凝土態(tài)下的動力試驗資料十分有限。結構設計規(guī)范中給出的混凝土強度和變形設計指標，本研究利用大連理工大學海岸和近海工程國家重都是基于單軸受壓或受拉的試驗結果，因此，研究混凝點實驗室的大型混凝土靜、動三軸試驗系統(tǒng)，研究了地土的多軸動態(tài)受力特性對結構的合理設計是極為重要震荷載作用下C25混凝土的動態(tài)抗壓特性及其損傷的。演化規(guī)律，并與準靜態(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力變化途徑中，較。試驗所采取的應變率范圍為10～～10／s，應變等比例加載和定側壓加載是兩種極端情況，這兩種情率分4個等級，分別為l0。。，1O～，l0～，l0／s，其中l(wèi)0。／s為準靜態(tài)應變率。況下混凝土的變形規(guī)律對推斷其他應力途徑下的力學特性有著特別的意義。近些年，混凝土多軸向應力狀1試驗過程態(tài)下的動態(tài)性能研究也有了一些進展。Bieanie等在單軸試驗成果的基礎上建立了動態(tài)本構模型?。Gran1．1試驗設備等對高強混凝土在較高速率下進行三軸動態(tài)試驗，試本試驗所采用的大型靜、動三軸電液伺服試驗系收稿日期：

6、2012—06—07作者簡介：張劍，男，碩士，主要從事結構設計工作。E—mail：jian789654@163．eom第l期張劍，等：混凝土雙軸動態(tài)等比例受壓損傷試驗研究75統(tǒng)可施加3個相互垂直方向的荷載，每向最大壓力2試驗結果分析2500kN。在3個方向都設有荷載傳感器，每個方向的位移由一對高精度的電感式傳感器(LVDT)量測，2．1試件破壞形態(tài)精度達到10一mm。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)各種應力比下的在雙軸動態(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態(tài)試驗。措施消減了兩端的側向約束，試件只沿著一個垂直面1．2

7、試件制備產生拉應變，隨著兩端壓應力的增大，混凝土的側向應試驗試件采用100mm×100mm×100mnl的立方變超過極限拉應變，形成幾組平行的裂縫面，構成了片體。水泥采用大連水泥廠生產的“海鷗”牌32．5R普狀破壞形態(tài)(圖1)。通硅酸鹽水泥，細骨料為大連地區(qū)天然河沙，粗骨料為連續(xù)級配的碎石，考慮到實際工程常用的粒徑大小，石子的最大骨料粒徑為20mm。考慮到實際工程中常用的混凝土強度等級以及試驗設備的能力，采用C25強度等級。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臺上振搗成

8、型，24h后拆模，在水中養(yǎng)護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。2．2應變率對抗壓極限強度的影響混凝土雙軸等比例加載下，測得不同應變速率對1．3試驗加載方案應的混凝土