混凝土在循环荷载下变形特性及加载曲线包络线的研究

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1、第32卷第1l期长江科学院院报V01．32No．112015年11月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteNov．2015doi：10．11988／ckyyb．20140453混凝土在循环荷载下变形特性及加载曲线包络线的研究陈学强，彭刚，胡伟华，梁辉(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：为研究混凝土在循环荷载下的变形特性，进行了2种不同应变速率下(10～／s，10／s)t昆凝土轴向循环

2、加卸载试验，对混凝土残余塑性应变与卸载点应变的关系及其共同点应变与卸载点应变的关系进行深入分析，并采用改进的weibull统计模型对循环加卸载曲线的包络线进行拟合。研究结果表明：混凝土在循环加卸载作用下应力应变曲线的包络线与单调荷载作用下的应力应变全曲线基本一致；改进后的Weibull统计模型能较好地拟合包络线。关键词：混凝土；循环加卸载；变形特性；包络线；应变速率中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号：1001—5485(2015)11—0115—04目前，我国建筑行业需求量最大、最重要的建筑材料就是混凝土，混凝土材料的质量

3、对建筑物的1试验过程安全影响很大。对混凝土材料性能的全面深入研究是当今土木工程领域中的重要课题之一。混凝土的1．1试验设备率相关性是土木工程结构地震响应分析中必须考虑试验采用三峡大学和长春市朝阳试验仪器有限的一个非线性因素。随着昆凝土材料在大跨度桥公司联合研制生产的10MN微机控制电液伺服大梁、高耸构筑物等大型结构中的应用，线弹性范围型多功能动静力三轴仪，该系统是由3个独立的油内的结构分析已经无法满足设计要求，需对结构进缸来施加荷载。轴向变形范围0～10mm，径向变形行更为精确的分析。尤其是地震作用下，结构激发测量范围0～5mm，位

4、移测量范围0～100mm，在加的加载速率比静态下的加载速率高几个数量级，甚载速率为10咱／s～10／s的范围内具有良好的工作至更高。这将让混凝土的强度、刚度、延(脆)性等性能，能较好地满足本次试验的要求。表现出不同的力学特征。事实上，率相关性会对混1．2试件制备及养护凝土的损伤与破坏产生很大的影响。当混凝土受外试验采用强度等级为C30、尺寸为300IBm的立荷载作用或外界环境发生变化时，混凝土内部初始方体混凝土试件，水泥采用宜昌弘洋水泥有限公司生微裂纹逐渐发展并产生新的微裂缝，最后形成微观产的P．042．5普通硅酸盐水泥，细骨料为细

5、度模数2．4的甚至宏观的裂缝，这就是昆凝土的损伤演化。损的河沙，拌合用水采用自来水，其中5～20mm小石与伤的演化规律，对混凝土的各种特性会产生重要影20-40mm中石的比例为4：6。}昆凝土的配合比为响。考虑混凝土材料的率相关性，对混凝土动态特水：水泥：砂：石子=0．50：1．O0：2．04：3．96，各种性展开试验研究，才能更深入更全面地了解混凝土材料用量详见表1。的力学行为规律，为下一步研究混凝土损伤特性与表1混凝土的材料用量破坏机制、建立混凝土的动态损伤本构模型奠定基Table1Materialusageinconcrete

6、kg／m础，从而得到更为接近实际的结构响应分析理论，混凝土强度等级粗骨料细骨料水用量水泥用量C30】26726528】6003200为结构的分析与安全评价提供可靠理论依据。收稿日期：2014—05—30；修回日期：2014=08—08基金项目：国家自然科学基金项目(51279092)；三峡大学研究生科研创新基金项目(2014CX022)作者简介：陈学强(1991一)，男，湖北宜昌人，硕士研究生，研究方向为混凝土材料动态特性的研究，(电话)15071734817(电子信箱)848132634@qq．com。通讯作者：彭刚(1963-)

7、，男，湖南临湘人，教授，博士，研究方向为混凝土材料动力学与结构抗震，(电话)13972604433(电子信箱)gpeng158@126．com116长江科学院院报2015正为了使骨料与水泥均匀分布，采用了先干拌后公共点轨迹与包络线之间的间距呈现出先增大后减湿拌的机械搅拌方式。试件成型并在室温下静置小的规律，特别是在峰值点附近间距最大，加载曲线24h，拆模并编号，放人标准养护间养护28d，为消末端，两条曲线逐渐靠近。峰值应变波动范围为除龄期因素的影响，将试件在自然环境中搁置9个0．0009～0．0012，在应变速率为10／s的工况下，

8、月后再进行加载试验。混凝土达到峰值应力经历的循环数比应变速率为1．3试验过程10／s时的循环数要少。循环加卸载试验采用等应变控制，等应变增量对于应变速率为10／s的工况，其共同点轨迹As=2X10一。2种工况加载模式详见表2。峰值应力