循环荷载后围压水对混凝土力学特性影响.pdf

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1、第4期水利水运工程学报No.42017年8月HYDRO-SCIENCEANDENGINEERINGAug.2017DOI：10.16198／j.cnki.1009-640X.2017.04.013杨乃鑫，陈灯红，彭刚，等.循环荷载后围压水对混凝土力学特性影响[J].水利水运工程学报，2017（4）：89-96.（YANGNaixin，CHENDenghong，PENGGang，etal.Mechanicalpropertiesofconcreteunderconfiningpressureaftercyclicloading[J].Hydro-ScienceandEng

2、ineering，2017（4）：89-96.（inChinese））循环荷载后围压水对混凝土力学特性影响1，21，21，21，21，2杨乃鑫，陈灯红，彭刚，肖杰，徐童淋（1.三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心，湖北宜昌443002；2.三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002）摘要：对不同围压（0，2，5，10MPa）下的水饱和混凝土试件，历经25次循环荷载作用后（荷载下限140kN，上-5-2限260kN，频率0.1Hz），进行了不同加载速率（地震荷载作用下的混凝土应变速率响应范围10／s～10／s）下的静动态常三轴抗压性能试验。分析了混凝土峰值应力、

3、峰值应变以及损伤特性。结果表明：历经循环荷载后，随着加载速率的增加，混凝土峰值应力增大，峰值应变整体上逐渐增大，损伤变量D增长速度减缓；随着围压增加，混凝土峰值应力和峰值应变逐渐增大，损伤变量D增长速度降低，但损伤极限差值越来越大。基于上述试验结果，得到了历经荷载循环后混凝土动态峰值应力与围压、加载速率有关的经验计算式及历经荷载循环后混凝土动态峰值应变与围压、加载速率有关的经验式。关键词：混凝土；水环境；围压；循环荷载中图分类号：TU528.1文献标志码：A文章编号：1009-640X（2017）04-0089-08大坝、海洋平台及桥墩等建筑物常常受外界水压力和荷载历史

4、等因素的影响，导致整个结构的功能丧失，甚至破坏。目前，对混凝土力学性能的研究多数仅考虑单一因素的影响，而当混凝土遭受多因素相互作用时，对其力学性能的研究还相对较少。[1]Butler研究发现，水环境中主动孔隙水压力使材料产生的拉应变是造成混凝土开裂的主要原因。[2]Xuan等进行了高围压下混凝土抗压性能试验，结果表明高围压下混凝土内的孔隙水对混凝土强度有较大[3]削弱。CHENZ等选择混凝土内水分含量、荷载作用方式以及加载速率等影响因素，对混凝土的多轴强[4]度进行了研究。彭刚等进行了有压孔隙水环境中不同加载速率下混凝土抗压性能试验，发现在有压水环境中，混凝土峰值应力随

5、围压的提升而增大，增大幅度随加载速率加快而升高，混凝土率敏感性由于围压的[5][6]影响而提高。Bruhwiller等研究了经历多次预压荷载作用后混凝土断裂特性的改变。林皋等通过楔入劈拉试验研究了历经荷载循环后混凝土的断裂特性，发现混凝土的断裂特性是受加载历史影响的物理量；随[7]后研究了三向等压荷载历史对混凝土强度的影响，给出了混凝土强度与荷载历史关系的经验表达式。肖[8]诗云等对历经极限抗压强度荷载作用后的混凝土试件，进行不同加载速率下的动态抗压试验，研究了不同加载速率下荷载历史对混凝土应力应变空间损伤演化规律的影响。综上所述，围压、循环荷载和加载速率对混凝土力学性

6、能有较大影响。基于此，对历经循环荷载作用后不同水围压下混凝土的效应特性进行研究。收稿日期：2016-07-28基金项目：国家自然科学基金资助项目（51279092，51309143）；三峡大学研究生科研创新基金资助项目（SDYC2016027）作者简介：杨乃鑫（1993—），男，河南郑州人，硕士研究生，主要从事结构抗震及混凝土材料动力特性研究。E-mail：1026597540＠qq.com通信作者：彭刚（E-mail：gpeng158＠126.com）90水利水运工程学报2017年8月1试验设计-5-2试验所用仪器为三峡大学10MN大型多功能三轴仪。该加载系统可进行1

7、0／s～10／s加载速率范围的静动态加载试验，竖向最大行程为300mm，可提供最大动态和静态加载压力分别为5和10MN。水环境加载设备可进行水平和竖向加孔隙水压试验，能提供的最大围压和最大孔隙水压力值均为30MPa。试验所用的混凝土试件为Φ150×300mm圆柱体，设计强度30MPa，试件成型方式为钢模浇筑，在自然环境下静置24h成型后拆模并编号，标准养护28d后置于自然环境中。试件所用水泥为宜昌三峡水泥有限公司生产的P·O42.5硅酸盐水泥；水为自来水；粗骨料采用5～30mm连续级配河卵石；细骨料为连续级配天然河砂，细度模数为1.8，属