混凝土三轴受压性能尺寸效应的试验研究

发布时间：2020-04-26 12:22

【摘要】：尺寸效应是混凝土材料的固有特征之一,对其进行系统研究有助于准确描述不同混凝土力学性能的差异。目前国内外对于单轴受压下的混凝土力学性能尺寸效应取得了丰硕的成果,但工程结构中构件实际上受到的不是单一的拉或压荷载作用,而是处于多个方向不同性质受力的组合作用的复杂状态。如今对于混凝土在复杂受力状态下的力学性能尺寸效应的研究报道较少,相关研究有待深入。基于此,本文进行了混凝土三轴受压试验,较系统地研究了混凝土在受三向压力作用下力学性能及尺寸效应,主要内容如下:(1)对100mm、150mm和200mm三种尺寸的混凝土立方体试件进行了应力比为0.05:0.05:1、0.10:0.10:1、0.15:0.15:1和0.20:0.20:1的三轴和单轴受压试验,试验结果表明:混凝土三轴抗压强度、峰值应变和极限应变均具有尺寸效应现象。混凝土三轴抗压强度随着应力比的增大,尺寸效应现象越不明显,当侧向应力比从0.05:0.05:1增大至0.20:0.20:1时,尺寸效应减小了75.8%。混凝土三轴受压峰值应变随着应力比的变化,应力比为0.20:0.20:1时峰值应变尺寸效应约为应力比为0.05:0.05:1时的4.9倍。混凝土三轴受压极限应变随着应力比的变化呈抛物线形式,在0.10:0.10:1时,尺寸效应现象最显著。混凝土三轴受压割线模量随尺寸变化时,变化量低于0.5%,尺寸效应较弱,在分析及计算中可以忽略不计。应力比对混凝土三轴受压的破坏形态影响较大,当应力比较小时,混凝土三轴受压破坏形态表现为柱状劈裂,当应力比较大时,试件发生流动和形变破坏。(2)对混凝土三轴受压性能增大系数的尺寸效应进行了较系统地分析,分析结果表明:混凝土三轴受压抗压强度增大系数、峰值应变增大系数和极限应变增大系数均具有尺寸效应现象。随应力比增大,抗压强度增大系数尺寸效应越明显,应力比为0.20:0.20:1时,其尺寸效应约为应力比为0.05:0.05:1时的3.6倍。随应力比增大,峰值应变增大系数尺寸效应越不明显,应力比为0.20:0.20:1时,其尺寸效应约为应力比为0.05:0.05:1时的45%。极限应变增大系数随应力比的变化,尺寸效应度变化较小,仅2%。基于本试验结果与国内外试验结果,综合考虑了侧向应力比、混凝土强度等级以及试件尺寸等因素,提出了混凝土三轴受压抗压强度增大系数和三轴受压峰值应变增大系数的计算公式。(3)基于本文试验数据,结合统计尺寸效应理论,计算分析得出了混凝土三轴受压抗压强度在统计尺寸效应律计算公式中各参数的取值,并确定了各应力比下混凝土三轴抗压的临界尺寸和临界强度。
【图文】：

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硕士学位论文当两个方向的侧压力都较大 (,0.2)231 ＞时，，试件的三个方向都是压应变，发生流动和形变破坏如图 1.1c。试验结果表明随应力比的加大，三轴抗压强度成倍地增长。应力不等的混凝土三轴受压强度，主要取决于最小主应力，但中间主应力也有明显的影响，最大强度值发生在中间主应力与最大主应力比值为 0.3-0.5时。根据三轴强度 01 随应力比 12 的变化规律，将三轴受压试验的数据计算八面体正应力oct 和剪应力oct ，得到回归方程：τ 0= 0.589 0.507 0（1.3）

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硕士学位论文13图 2.1 加载装置示意图图 2.2 试验装置整体图2.1.5 试验过程首先，将反力架、千斤顶、力传感器和垫块等装置安装就位，然后将减摩处理好的立方体试块放入试验加载装置内，保证力传感器的中心、千斤顶中心、上承压板传力中心与试块受力面几何中心对齐，并且分别固定好侧向和竖向位移传感器。正式加载前先进行预压，以确保试块与垫块充分接触。正式加载时按照预先编制好的加载程序，根据不同加载比例，进行等比例同步加载，加载过程中，试验机以及力传感器和位移传感器同时采集竖向与水平的力和变形，用于确定混凝土试件三轴受压下的应力-应变的关系。根据不同侧向应力比下试验结果，得到三种尺寸混凝土三轴力学性能的变化规律。2.2 试验结果规定应力与应变均以受压为正，受拉为负，其中1 、1 为主轴方向应力应变，2 、2 与3 、3 分别为两个水平侧向的应力和应变。2.2.1 混凝土立方体三轴受压应力-应变关系各尺寸和各应力比的混凝土立方体试块实测应力应变曲线如图 2.3 所示。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】