不同应变速率下混凝土吸能特性及尺寸效应的研究

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1、第32卷第5期长江科学院院报VoL32No．52015年5月JournalofYangtzeRiverSden倘cResearchInstituteMay20I5DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．05．025不同应变速率下混凝土吸能特性及尺寸效应的研究胡伟华。邹荣华。。彭刚，邹三兵(1．三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002；2．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉430010)摘要：为了解混凝土的尺寸效应，进行了混凝土动态抗压性能试验，分析了在不同试件尺寸(150，300，450mm立方体)

2、不同应变速率(10／s，10I4／8，10。／s，10I2／s)下混凝土的应力一应变全曲线、吸能特性，并基于Bazant尺寸效应理论建立了含应变速率效应的混凝土强度的尺寸效应模型。结果表明，混凝土力学性能存在明显的尺寸效应和速率效应；混凝土单位体积的吸能能力随试件尺寸的增大而降低；在应变速率较小时，混凝土的吸能能力随应变速率的增大而增加；但应变速率超过一定值后，混凝土吸能能力增加不明显；混凝土应变软化程度随试件尺寸的增大而加深；在一定程度上，峰后应变软化程度取决于试件几何尺寸。关键词：混凝土；尺寸效应；速率效应；应变软化；抗压性能；吸能特性中

3、图分类号：TV431文献标志码：A文章编号：1001—5485(2015)05—0132—05度的影响，但我国结构设计的理论基础是在小尺寸试件的研究成果上建立的，设计出来的成果缺乏合1研究背景理性和可靠性。而且相关规范的数据及公式大多基最近年来，国内外研究学者¨对}昆凝土的尺于静态试验，没有考虑到动态加载对混凝土强度的寸效应进行了大量的研究，并取得了一定的成果。影响。因而，应用于工程实践中时具有一定的局限Neville通过对70，125，150mm3种尺寸混凝土立性。鉴此，本文展开了不同应变速率下不同尺寸混方体试件进行抗压试验，结果显示小试件

4、具有明显凝土试件的抗压试验研究，将应变速率引入Ba-高强度。Malhotra_贝0发现对于强度为7～48MPazant-8]尺寸效应模型，建立了含应变速率效应的混的混凝土圆柱体试件，150mm×300nlm圆柱体试凝土强度尺寸效应模型，为混凝土力学性能研究及件抗压强度普遍低于100mm×2001Tim圆柱体试工程实践提供可靠的依据。件。Sabnis对12个研究者所做的不同混凝土、不同养护方式和不同龄期的众多数据进行线性回归分2试验过程析，得出了混凝土抗压强度尺寸相应的经验公式，表明混凝土材料的强度尺寸效应受许多因素的影响。2．1试件制备及养护

5、杨成球，吴政对全级配及相应湿筛混凝土立方体采用尺寸为150，300，450mm的立方体试件。试件进行了单轴抗压强度尺寸效应的试验，得出全依据相关规范L9确定后的混凝土配合比设计与试级配与湿筛混凝土的强度均存在尺寸效应，其变化配，各材料用量为：粗骨料1342．3kg／m；细骨料规律符合WeibuU脆性材料统计理论。黄海燕等J932．8kg／In；水175ks／In；水泥175kg／in。水泥对掺加粉煤灰的C70高强混凝土峰值应力的尺寸采用湖北三峡水泥厂生产提供的P·042．5硅酸盐效应进行研究发现，对于立方体试件尺寸为100mm水泥，拌合用水为

6、饮用水，粗骨料采用直径5—与150mm进行试验，其折算系数为0．82，比适用于40mm连续级配碎石，砂的细度模数为2．3。将浇筑普通混凝土的0．95小很多，这表明随着混凝土强度的试件至于标准养条件下(温度为20±3~C，湿度的增加，强度尺寸效应更为明显。虽然我国在制定95％以上)，养护28d，其后在自然条件下养护直至规范时，在一定程度上考虑了试件尺寸对混凝土强试验开始。收稿日期：2013—12—09；修回日期：2013—12—22基金项目：三峡大学培优基金项目(2014PX014)作者简介：胡伟华(1988一)，男，湖南安化人，硕士研究生，研

7、究方向为结构工程，(电话)13617278041(电子信箱)464913988@qq．eom。通讯作者：彭刚(1963一)，男，湖南岳阳人，教授，博士生导师，研究方向为混凝土材料动力特性及结构抗震，(电话)13972604433(电子信箱)gpeng158@126．tom。长江科学院院报定是个常量。基于断裂力学的Bazant尺寸效应名义强度为鞔取⋯。～Do式中：=D／D。为脆性材料，D指数为试件尺寸；是材料峰值应力；B为无量纲常数；D。为依赖材料一5-4—3—2混凝土试件尺寸／mm应变速率的对数函数1gc／s的几何常数。(a)吸能能力与试件尺

8、寸的关系(b)吸能能力与应变速率的关系通过式(2)对不同应变速率下的峰值应力和试图4吸能能力与试件尺寸、应变速率的关系件尺寸的拟合，具体数值详见表4，曲线拟合见图5