湿态混凝土抗压强度与本构关系的细观力学分析

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1、第25卷第8期岩石力学与工程学报Vol.25No.82006年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2006湿态混凝土抗压强度与本构关系的细观力学分析王海龙，李庆斌(清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(筹)，北京100084)摘要：采用细观断裂力学的方法研究湿态混凝土在外部荷载的作用下，裂纹及孔隙中水压力的大小和影响因素及其对混凝土受力性能的影响。根据湿态混凝土中裂纹的扩展规律，采用分枝型裂纹来研究湿态混凝土的抗压强度，利用能量等价原理来探讨湿态混凝土的本构关系和损伤特征。研究结果表明：(1)分枝型裂

2、纹模型可较好地反映混凝土的体积变形和强度特征；(2)混凝土中的孔隙水压力减小阻碍混凝土开裂的摩阻力，因而加速混凝土的损伤和微裂纹的扩展；(3)与干燥态的混凝土相比，湿态混凝土的抗压强度降低，峰值应变减小，在同一应力水平下湿态混凝土的侧向变形增大。关键词：混凝土；湿态混凝土；细观力学；孔隙水压力；抗压强度；本构方程中图分类号：TU528.1文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)08–1531–06MESOMECHANICSANALYSISOFCOMPRESSIVESTRENGTHANDCONSTITUTIVEEQUATIONOFWETCONCRETEWANG

3、Hailong，LIQingbin(StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Mesomechanicsanalysisisadoptedtoanalyzetheeffectsofporewaterpressure，whichhascloserelationnotonlywiththevolumetricdeformationofconcrete，butalsowiththedevelopingvelocityofcracks

4、，onthemechanicalpropertiesofwetconcrete.Intermsofthegrowthcharacteristicsofcracksinthewetconcreteandfracturemechanics，thewingcrackmodelisemployedtoinvestigatethecompressivestrengthandthestress-strainrelationofwetconcrete.Thestudiesofconstitutiveequationanddamagevalueofwetconcretearebasedo

5、ntheenergyequilibriumtheory.Theresultsofthisinvestigationshowthatthewingcrackmodelissuitablefordescribingthevolumetricdeformationandcompressivestrengthofwetconcrete.Thefreewaterinthecracksdecreasesthefrictionforce，whichbafflesthedevelopmentofcracksandacceleratesthedamageofwetconcrete，decr

6、easingthecompressivestrengthofwetconcretecomparedwiththedrysample.Thecriticalcompressivestrainofwetconcreteissmaller；butthelateraldeformationofwetconcreteislargerthanthatofdryconcreteunderthesamestresslevel.Keywords：concrete；wetconcrete；mesomechanics；porewaterpressure；compressivestrength；

7、constitutiveequation1引言桥梁的基础及墩台、海岸及近海岸的结构物等，由于水压力的作用，水会渗透到混凝土的孔隙和裂缝在水环境工作中的混凝土结构，如大坝、过河中。在外部荷载的作用下，混凝土孔隙与裂缝中的收稿日期：2005–04–12；修回日期：2005–06–30基金项目：国家自然科学基金资助项目(50225927)；教育部科技创新工程重大项目培育资金项目(704003)作者简介：王海龙(1974–)，男，1998年毕业于华北水利水电学院土木工程系建筑工程专业，现为博士研究生，主要从事混凝土材料力学方面的研究工