雙向應力下碾壓混凝土動態(tài)力學性能

1、第18卷第5期2015年1O月建筑材料學報JOURNALOFBUILDINGMATERIALSVol_18，NO5Oct，2015文章編號：1007—9629(2O15)O5一O847一O5雙向應力下碾壓混凝土動態(tài)力學性能王懷亮。(1大連大學建筑工程學院，遼寧大連116622；2河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇南京210098)摘要：對含層面碾壓混凝土試塊進行了不同加載速率下的雙軸壓和雙軸拉壓試驗，系統(tǒng)研究了加載速率

2、對碾壓混凝土強度及變形特性的影響結(jié)果表明：在層面處理良好的情形下，碾壓混凝土的拉壓強度隨加栽速率以及側(cè)向壓力的變化規(guī)律，與常態(tài)混凝土動態(tài)拉壓試驗及雙軸試驗的變化規(guī)律有一定的相似性根據(jù)試驗結(jié)果建立了針對不同應力狀態(tài)下碾壓混凝土的動態(tài)強度準則，為評價爆炸及地震等動荷栽作用下碾壓混凝土工程結(jié)構(gòu)的響應提供了參考。關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；雙向應力狀態(tài)；加載速率；破壞模式；破壞準則中圖分類號：TU375文獻標志碼：Adoi：103969／jissn10

3、079629201505023DynamicPropertiesofRCCinBiaxialStressStatesWANGHuailiang’。(1CivilandArchitecturalEngineeringCollege，DalianUniversity，Dalian116622，China；2StateKeyLaboratoryofHydrologyWaterResourcesandHydraulicEngineering，H

4、ohaiUniversity，Nanjing210098，China)Abstract：Biaxialcompressiveandcompressivetensileloadingtestsoncubicrollercompactedconcrete(RCC)specimenswithinterfaceswereconductedatdifferentloadingratesTheeffectofloadingratesonthedyn

5、amicstrengthanddeformationpropertiesofRCCwasinvestigatedTheresultsshowthatthechangeruleofstrengthwithloadingrateandlateralstressfortheRCCsampleswithwelltreatedinterfacesiSsimilarwiththatofconventionalconcretemateria1unde

6、rdynamicextension。compressionandbiaxialtestsBasedontheexperimentalresults，dynamicfailurecriteriaareproposedtocharacterizeboththeeffectofloadingrateandtheeffectoflateralstressonthestrengthofRCCunderbiaxialstressstates，whi

7、chprovidereferenceforassessmentofthesafetyofRCCstructureunderdynamicloadssuchasexplo—sionandearthquakeKeywords：rollercompactedconcrete(RCC)；biaxialstressstate；loadingrate；failuremode；failurecriteria碾壓混凝土(RCC)是用振動碾壓實的超干硬性

8、混凝土，其特點是坍落度為零，膠凝材料用量小，并高摻粉煤灰等摻和料以降低水化熱Li和Chai等L】對RCC結(jié)構(gòu)的斷裂性能和層間滲透問題進行了大量的研究，取得了豐碩的成果但在實際工程中，大多數(shù)水工RCC大壩多建在高烈度地震區(qū)，壩體處在復雜的應力狀態(tài)下在地震作用下，混凝土的應變率可達10～1OS_。，比靜態(tài)應變率高2～3個數(shù)量級，此時混凝土的率敏感效應不可忽視Yan和Wu等[3對普通混凝土的動態(tài)拉、壓性能及多軸應力條件下的動態(tài)強度指標和破壞特

9、性進行了研究，為常規(guī)混凝土水壩的抗震安全分析提供了試驗依據(jù)對于RCC動態(tài)性能，只有Zhang和王懷亮等[673開展了單向應力狀態(tài)下的動態(tài)拉、壓試驗研收稿日期l2014—03—09；修訂日期：2014—05—27基金項目：河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室開放基金資助項目(2013491811)；清華大學深圳研究生院一城市資源循環(huán)利用工程技術(shù)研究中心開放基金資助項目(URRT2014006)第一作者：2EtT~i(1979)，

10、男，河南鄭州人，大連大學副教授，碩士生導師，博士Email：whuailiang@163corn學兔兔www.xuetutu.com第5期王懷亮：雙向應力下碾壓混凝土動態(tài)力學性能849軸壓下，試件無側(cè)向約束，隨著應變速率的提高，其破壞時產(chǎn)生的碎片有增多趨勢，如圖4所示這說明高應變速率下RCC的脆性變大含層面試件由于對層面進行了處理，因此破壞形態(tài)與本體試件相差不大，并且與常態(tài)混凝土破壞形態(tài)相似引圖4不同應變速率下含層面RCC試件的單軸壓破

11、壞形態(tài)Fig4TypicalfailuremodeofRCCsubjectedtodifferentstrainratesunderuniaxialcompression22極限強度和破壞準則221單軸動態(tài)強度規(guī)律圖5為含層面RCC單軸強度隨加載速率的變化規(guī)律與文獻[9—10]的結(jié)果類似，隨著應變速率的增加RCC的單軸拉、壓強度均呈增加趨勢，其中抗壓強度的提高幅度比劈裂抗拉強度的提高幅度小定義動態(tài)強度增長因數(shù)DIF為動荷載下的強度與靜載

12、下的強度比值文獻[11]x／普通混凝土及鋼纖維混凝土的試驗結(jié)果表明，混凝土的DIF與應變速率的對數(shù)接近線性關(guān)系通過線性回歸分析，得到RCC動態(tài)拉壓強度增長系數(shù)與應變速率之間的計算式如下：f，d／／’一1863901745lg~ld／f一12609005241ge‘Testdataunderuniaxialcompresston：Averagestrengthunderuniaxialcompression：oTestdataunders

13、plittingtension：Averagestrengthundersplittingtension：——Fittedline圖5加載速率對含層面RCC單軸強度的影響Fig5Influenceofloadingratesonuniaxia1strengthofRCC式中：，a，，為當前應變率下RCC的單軸抗壓強度和劈裂抗拉強度，MPa；ff為靜態(tài)加載條件下RCC的單軸抗壓強度和劈裂抗拉強度，MPa；為當前的應變速率，S～222雙軸拉

14、壓強度規(guī)律圖6為不同加載速率下含層面RCC劈裂抗拉強度隨側(cè)壓的變化趨勢由圖6可見：雙軸拉壓應力狀態(tài)下，當加載速率相同時，隨側(cè)壓應力的提高，RCC的平均劈裂抗拉強度降低；在相同側(cè)壓力下，隨加載速率數(shù)量級的提高，RCC的平均劈裂抗拉強度提高為了便于實際應用，建立了考慮側(cè)壓應力和加載速率的統(tǒng)一破壞準則即：f二]btd—q1q2lgq3口(1)utsDs式中：a為側(cè)壓應力比系數(shù)，a—／f。為側(cè)壓應力，MPa；fbta為雙軸拉壓應力條件下的動態(tài)劈

15、裂抗拉強度，MPa；，。為當前動態(tài)加載速率和靜態(tài)加載速率，kN／s；q1，q，q。為回歸系數(shù)圖6不同加載速率下側(cè)壓應力對含層面RCC劈裂抗拉強度的影響Fig6Changeofsplittingtensilestrengthwithlateralstressatdifferentloadingrates通過對試驗數(shù)據(jù)回歸，q，q，q。分別為1O2。005，一022，復相關(guān)系數(shù)為0814，變異系數(shù)為0146由圖6可見，實測數(shù)據(jù)與擬合直線基本

16、吻合223雙軸抗壓強度規(guī)律圖7為不同加載速率下含層面RCC抗壓強度隨側(cè)壓的變化趨勢從圖7可以看出：RCC雙軸抗壓強度隨著加載速率的提高而增加，并且該強度隨應變率提高的幅度與側(cè)壓應力水平有關(guān)這一結(jié)論與文獻[12]雙軸比例加載條件下動態(tài)抗壓強度試驗結(jié)果類似從圖7還可以看出，在同一應變率下，RCC的雙軸抗壓強度較單軸抗壓強度有明顯提高，且在低應變速率下，雙軸抗壓強度的增長更為明顯在較高加載速率下，側(cè)向恒定壓力對RCC的增強作用有所減弱學兔兔w