垫条宽度对混凝土劈拉试验破坏形态的影响

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1、第33卷第2期华北水利水电学院学报Vo1．33No．22012年4月JournalofNoahChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerApr．2012文章编号：1002—5634(2012)O2—0071一O4垫条宽度对混凝土劈拉试验破坏形态的影响路遥，孙明权，史长城，冯凌云，乔连朋(1．华北水利水电学院，河南郑州450011；2．河南省水利科学研究院，河南郑州450003)摘要：通过有限元计算和试验，探讨了垫条宽度对混凝土劈裂抗拉试验的影响．结果表明：当垫条宽度与立方体试件边长的比值k在0．167～0．

2、600时，有效缓解了加载部位的应力集中，能保证立方体试件在端面中心处起裂．关键词：抗拉强度；巴西试件；三维有限元法；强度准则抗拉强度是混凝土的基本力学参数之一．目前，JDP测定混凝土抗拉强度的方法有轴向拉伸试验法、混凝土小梁弯曲试验法及劈拉试验法．轴向拉伸试验法的测定结果接近于混凝土的真实值，但试验中难以克服受力偏心问题．混凝土小梁弯曲试验法的理论推导中，采用的计算假定与实际情况有较大出人，得出的—777_77—77_77—777_77r】7_7777混凝土抗拉强度值往往比采用轴向拉伸试验法所得JDJp的结果高很多．因此大多采用劈裂抗拉试验法间接测(a)立方体试件(b)

3、圆柱体试件定混凝土的抗拉强度．劈拉试验方法最早由巴西人1～压板；2一试件；3一裂缝；4一垫条CarneiroFL提出，采用的是圆柱体劈裂试件，后来这圈1劈裂抗拉试验受力示意图种试件被称为巴西试件．WrightPJ运用弹性力学理论推导出巴西试件受劈拉荷载下的解析解．一些国家(1)(包括我国)劈裂抗拉试验一般采用的是立方体试式中：为劈裂抗拉强度，MPa；P为破坏荷载，N；A件．对此，CauwelaertFV给出了立方体试件劈拉受力为试件劈裂面面积，mm．的解析解．尽管劈裂抗拉试验方法应用广泛，但在工式(1)是在平面应力或平面应变条件下推导出程实践和理论研究上仍存在一些问题．

4、的弹性力学解．假设试件的破坏遵从Griffith强度准1混凝土劈裂抗拉试验存在的问题则，结合平面上各点的应力状态可得该式的使用条件是试件的破坏由中心最先起裂．此条件同时也是我国一般采用边长150mm的立方体作为标准常规劈裂抗拉试验有效性得到满足的条件．试件进行劈裂抗拉强度试验．《水工混凝土试验规实际试验中，试样是一个三维实体，不满足推导程》(DL／T5150-2001)中规定，采用钢垫条进行加式(1)时遵从的前提条件．喻勇对巴西圆盘试验载，对标准试件，垫条截面5mm×5mm，长约进行了三维有限元分析，发现圆盘横截面上的应力200mm．劈裂抗拉试验受力示意图如图1所示．值

5、沿试件厚度方向变化，越靠近两端面，应力值越试件劈裂抗拉强度计算公式为收稿日期：2011—12—28基金项目：河南省科技攻关项目(092102210074)．作者简介：路遥(1986一)，男，山西长治人，硕士研究生，主要从事筑坝新技术方面的研究通信作者：孙明权(1955一)，男，河北逐鹿人，教授，硕士，主要从事筑坝新技术方面的研究．72华北水利水电学院学报2012年4月大．且由于加载点处的应力集中，试样是从端面加载2．2材料参数和本构关系点处起裂，所以常规劈裂抗拉试验有效性没有得到混凝土弹性模量取E。=3×10N／m；泊松比满足，由此引起常规劈裂抗拉试验得到的抗拉强度取0

6、．2；本构关系数据表使用MuhilinearKinematic与直接拉伸法得到的结果有较大出入．改变加载形HardeningPlasticity模型．本构关系具体数学模型，式，由常规劈裂抗拉试验中的线荷载改为均匀的面采用文献[6]中建议的混凝土单轴受压应力一应变荷载(对于立方体试件可直接改变垫条宽度，对于曲线方程．当≤l时，圆柱体试件需要将其处理成平台圆盘试件)，能有Y=aax+(3—2口)+(a一2)(2)效减轻加载部位的应力集中，并保证试件的中心起当>1时。裂．王启智等对均布受压平台圆盘通过数值计算y(3)a(一1)+、得出当平台对应的加载角2≥20。时，可保证加载

7、d过程中试样在中心部位起裂．张盛等进一步研究=旦(4)得出平台圆盘试样的最先起裂点在试样端面中心而c不是圆盘内部中心点．Y=13"(5)，以上学者都是在线弹性有限元基础上，结合式中：。。，a分别为单轴受压应力一应变曲线上升、Griffith强度准则得出了关于劈裂抗拉试验的有益下降段的参数值，分别取2．03，1．36为混凝土的成果．笔者在弹塑性有限元基础上结合Willam—单轴抗压强度，取30N／ram；。为与相应的混Warnke准则，进一步分析了标准混凝土试件在不同凝土峰值压应变，取1．64×10一；，占分别为混凝宽度的均布面荷载作用下的