混凝土双轴动态等比例受压损伤试验研究

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1、第44卷第1期人民长江Vo1．44．NO．12013年1月YangtzeRiverJan．，2013文章编号：1001—4179(2013)01—0074—04混凝土双轴动态等比例受压损伤试验研究张剑，肖诗云，王锦文，张梅松(1．深圳市筑博设计股份有限公司，广东深圳518040；2．大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连l16024)摘要：采用大型静、动态电液伺服试验系统对普通混凝土受压试件在应变率l0～～1O／s范围内进行双轴动态等比例直接抗压试验。以切线模量的退化来度量损伤，从损伤的角度分别在应力和应变空间分析

2、了混凝土动态损伤阈值随应变率的变化规律和混凝土的动态损伤演化规律。研究表明，随着应变率的增大，应力空间下损伤开始发展阶段的应力阈值也随之增加，应变空间下损伤开始发展阶段的应变阈值在减小。分析了动态荷栽下混凝土的抗压强度、弹性模量的变化规律，结果表明，随着应变率增加，混凝土的弹性模量也在增加；混凝土的抗压强度、临界应变与应变率之间呈线性关系。关键词：应变率；双向应力状态；动态损伤；混凝土中图法分类号：TV314文献标志码：A工程中的混凝土结构极少处于单轴受压或受拉应验结果表明，在应变速率为1．3—5／s之间建立的动态力状态，一般

3、都处于多轴应力状态，如双向板、剪力墙、剪切破坏面比静态条件下的破坏面大30％～40％。核反应堆的压力容器和安全壳、拱坝等结构均处于多Takeda等试验研究了恒定围压下混凝土的动态破坏轴应力状态。对混凝土多轴试验的研究直至20世纪强度准则。Fujikake等采用液压作为圆柱体试件的60、70年代才在一些国家普遍开展起来，并把多轴混恒定侧向约束力，在轴向施加动态荷载，研究了三向应凝土强度的研究成果反映在某些规范中(如前苏联、力状态下混凝土的动态破坏模式，建立了动态的破美国、日本和英国等)，并应用于实际工程，取得了显坏准则，并提出了

4、半经验的动态本构模型。上述研究著效益。我国水工混凝土多轴强度的研究是70年代绝大多数是单向应力状态下的动力试验，复杂应力状末80年代初开始的，到目前为止，我国现行的混凝土态下的动力试验资料十分有限。结构设计规范中给出的混凝土强度和变形设计指标，本研究利用大连理工大学海岸和近海工程国家重都是基于单轴受压或受拉的试验结果，因此，研究混凝点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统，研究了地土的多轴动态受力特性对结构的合理设计是极为重要震荷载作用下C25混凝土的动态抗压特性及其损伤的。演化规律，并与准静态荷载作用下的的抗压特性作比在混凝土

5、二轴受力情况的不同应力变化途径中，较。试验所采取的应变率范围为10～～10／s，应变等比例加载和定侧压加载是两种极端情况，这两种情率分4个等级，分别为l0。。，1O～，l0～，l0／s，其中l0。／s为准静态应变率。况下混凝土的变形规律对推断其他应力途径下的力学特性有着特别的意义。近些年，混凝土多轴向应力状1试验过程态下的动态性能研究也有了一些进展。Bieanie等在单轴试验成果的基础上建立了动态本构模型⋯。Gran1．1试验设备等对高强混凝土在较高速率下进行三轴动态试验，试本试验所采用的大型静、动三轴电液伺服试验系收稿日期：

6、2012—06—07作者简介：张剑，男，硕士，主要从事结构设计工作。E—mail：jian789654@163．eom第l期张剑，等：混凝土双轴动态等比例受压损伤试验研究75统可施加3个相互垂直方向的荷载，每向最大压力2试验结果分析2500kN。在3个方向都设有荷载传感器，每个方向的位移由一对高精度的电感式传感器(LVDT)量测，2．1试件破坏形态精度达到10一mm。该系统可以实现各种应力比下的在双轴动态1：1的加载情况下，由于采用了减摩三向拉、三向压和三向拉压的静动态试验。措施消减了两端的侧向约束，试件只沿着一个垂直面1．2

7、试件制备产生拉应变，随着两端压应力的增大，混凝土的侧向应试验试件采用100mm×100mm×100mnl的立方变超过极限拉应变，形成几组平行的裂缝面，构成了片体。水泥采用大连水泥厂生产的“海鸥”牌32．5R普状破坏形态(图1)。通硅酸盐水泥，细骨料为大连地区天然河沙，粗骨料为连续级配的碎石，考虑到实际工程常用的粒径大小，石子的最大骨料粒径为20mm。考虑到实际工程中常用的混凝土强度等级以及试验设备的能力，采用C25强度等级。其配合比为水泥：水：石子：砂=1．00：0．40：2．36：1．16。试件先人工振捣然后在振动台上振捣成

8、型，24h后拆模，在水中养护2d，然后，用草帘覆盖保图1双向等比例加载下试件的破坏形态湿，最外面再用塑料布覆盖保温。之后每天早晚各浇水一次，直至28d，其后在自然条件下养护。2．2应变率对抗压极限强度的影响混凝土双轴等比例加载下，测得不同应变速率对1．3试验加载方案应的混凝土