j混凝土多轴强度和本构特性实验研究课件.pptxVIP

混凝土多轴强度和本构特性实验研究;1、前言

2、碾压混凝土的双轴受压试验

3、混凝土的三轴静力实验

4、混凝土材料动态本构特性研究

5、小结;1 前言

混凝土是一种非均质、不等向的多相复合材料，其主要组成成分包括了：固体颗粒和硬化水泥砂浆，以及二者之间存在着的大量的微裂纹和微空洞。其中固体颗粒和硬化水泥砂浆的力学性能如应力强度和弹性模量等存在着很大的差异，再加上这些随机分布的微裂纹和微空洞的存在，都决定了混凝土材料力学特性的复杂、多变和离散。同时，在制备和硬化过程中的时间因素和外部环境（如温度、湿度等）条件等，对混凝土材料的力学特性也有不同程度的影响。;碾压混凝土的双轴受压试验[1]

试验设计

试件尺寸及材料配比

为了便于同普通混凝土单轴和双轴强度比较，试件采用边长150mm的立方体，是普通混凝土试验的标准试件。胶凝材料采用425＃普通硅酸盐水泥与荆门热电厂的粉煤灰，骨料采用河砂与卵石，减水剂采用木质磺酸钙。;为便于比较，试验中选用两种配比的试件，具体混凝土配合比见表1.每种配比各制作了25个试件，3个用以测定28d龄期的抗压强度，3个用以测定试验龄期的抗压强度。双轴受压试验(包括单轴受压试验)的两向应力比σ2/σ１有0(单轴受压

)0.25、0.50、0.75和1.00共5种。每种应力比下的强度和应变测值均取3～4个试件的平均测值。;2.1.2试件加载方法与测试方法

该双轴压力机主要由刚度很大的平面钢质矩形框架与两个带油压表的30t油压千斤顶组成。;试验结果

碾压混凝土的双轴受压强度;由图2可以看出:

当σ2/σ1=0(单轴)时，σ1/σ0=1，此时为单轴抗

压强度；

当σ2/σ1=0.25时，σ1/σ0=1.3，这说明双轴受压强度是单轴受压强度的1.3倍；

当σ2/σ1=0.5时，σ1/σ0=1.5；当σ2/σ1=0.75时，σ1/σ0=1.6，此时的双轴受压强度为单轴受压强度的1.6倍。;结论:

因此，双轴受压下碾压混凝土强度普遍高于单轴受压时的碾压混凝土强度，即双轴受压强度一般是单轴受压强度的1.2～1.5倍，当σ2/σ1=0.75时，双轴受压强度达到最大，达1.6倍单轴抗压强度。;为便于分析说明，将图2破坏点趋势进行分析，通过曲线回归分析后，可用如下公式进行描述：;a-----为双轴受压碾压混凝土应力比；

σ0-----为碾压混凝土单轴受压强度；

σ10-----为双轴受压碾压混凝土的强度。;2.2.2碾压混凝土的双轴受压变形;结论:

从图3可以看出，双轴受压时碾压混凝土的极限应变值大大高于单轴受压时的极限应变值，并随着应力比α的增大而增大。;α=0.25时，ε1/ε0=2.5，即双轴受压变形是单轴受压变形的2.5倍；

当应力比α增大时，双轴受压变形增加更大。当应力比达到1时，双轴受压变形增加达到最大，此时为3.5～4倍的单轴受压变形。

因此，碾压混凝土的双轴受压变形是单轴受压的2～4倍。并且，双轴受压时，极限变形量提高幅度比强度的提高要大得多，表现出较多的延性，即塑性变形特征。;根据图3中的试验，通过曲线回归分析，碾压混凝土的双轴受压变形可由下式计算。;ε10----为双轴受压极限变形；

ε0----为单轴受压极限变形。;2.2.3混凝土的破坏型式;?; 这主要表现为双轴受压试件内部裂缝与塑性变形发展较大，这一过程直至破坏荷载的80%左右。随着荷载的进一步加大，试件表面出现了裂缝，但并不马上破坏，而是形成许多内部裂缝后，在与高应力方向成某一角处形成的裂缝处发生破坏，这表明了双轴受压应力下混凝土的塑性破坏特性。;3 混凝土的三轴静力实验[2]; 三向等压单调加载时，混凝土的应力-应变

曲线近似为一直线。三向等压循环加载时(见图6)应力-应变曲线包络线近似为一直线，并且在不同循环中各滞回环上;3.2机理分析

混凝土有扩容出现时必须要进入下降段，但在进入或将要进入下降段之前并不一定要出现扩容，见图7、8、9。; 是否出现扩容与应力球量和应力偏量间的相对关系有关。;图7本构模型的计算值与实验值比较

(σ1∶σ2∶σ3=1∶0.1∶0.1);图9本构模型的计算值与实验值比较(σ1∶σ2∶σ3=1∶0.25∶0.25);4 混凝土材料动态本构特性研究

4.1就准静态载荷情况而言，混凝土材料在简单受力（单向拉伸、压缩）和多轴应力状态下的力学特性及其本构关系的研究已基本完善。学者们在大量实验研究和理论分析的基础上，提出了多种多样的本构模型，根据这些模型对混凝土材料力学特性的概括，可分成4个大类：线弹性模型，非线弹性模型，塑性理论模型，其它理论模型。;图10[3]给出了在不同载荷形