圍壓水和循環(huán)荷載對混凝土動態(tài)特性的影響.pdf

1、目前，對于大氣自然環(huán)境中的混凝土的靜動態(tài)研究和加載歷史的研究已取得豐碩成果，但對于水壓作用下的混凝土靜動態(tài)性能和加載歷史的綜合研究還有待深入。在水圍壓中工作的混凝土結(jié)構(gòu)，尤其是在高水頭下，水壓力成為了結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制性因素。同時在結(jié)構(gòu)正常服役期間，結(jié)構(gòu)還會遭受到循環(huán)荷載作用，改作用會改變結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。大壩承受的庫水、循環(huán)荷載和地震作用，成為結(jié)構(gòu)破壞和功能退化的主要原因。因此，開展有壓水和荷載循環(huán)作用下的混凝土材料動態(tài)性能研究，為工程建設(shè)

2、提供參考依據(jù)。
　　為此，本文在國家自然科學(xué)基金《基于不同水環(huán)境的混凝土動態(tài)性能研究》（51279092）的資助下，利用三峽大學(xué)自行研發(fā)的10MN大型多功能靜動力三軸儀對混凝土試件進(jìn)行了在多種循環(huán)荷載次數(shù)、不同圍壓及不同加載速度下的抗壓試驗。通過對力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的分析，得到了水飽和混凝土試樣（周圍處無水環(huán)境）和水飽和混凝土試樣（圍壓為2、5、10MPa水環(huán)境中）的力學(xué)性能在不同加載速度下的變化規(guī)律；得到了歷經(jīng)不同次數(shù)的循環(huán)荷載作用后

3、的混凝土在不同加載速度下的力學(xué)性能變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計理論建立了混凝土本構(gòu)模型。本文具體工作內(nèi)容及研究結(jié)論主要有以下幾方面。
　　1）進(jìn)行了水飽和混凝土試樣（周圍處無水環(huán)境）和水飽和混凝土試樣（圍壓為2、5、10MPa水環(huán)境中）抗壓性能對比試驗，分析了混凝土在不同加載速度下的力學(xué)與變形特性。試驗結(jié)果表明，混凝土的峰值應(yīng)力隨加載速度的增大而增大，不同圍壓下混凝土峰值應(yīng)力隨圍壓增加逐漸增大。不同圍壓下混凝土的峰值應(yīng)變、吸

4、能能力隨加載速度的增加，總體呈增大的趨勢，而彈性模量隨加載速度增大有減小的趨勢。
　　2）進(jìn)行了歷經(jīng)不同次數(shù)循環(huán)荷載作用的混凝土的常規(guī)三軸壓縮試驗。試驗結(jié)果表明，歷經(jīng)不同次數(shù)循環(huán)荷載作用后的混凝土峰值應(yīng)力都隨加載速度的增加而增大；峰值應(yīng)力隨循環(huán)次數(shù)的增加表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。峰值應(yīng)變隨加載速度的增加，整體上有增大的趨勢?；炷翉椥阅Ａ侩S循環(huán)荷載次數(shù)的增加，規(guī)律不明顯?；炷恋奈苣芰﹄S加載速度的增大而呈增大的趨勢；吸能能力隨循

5、環(huán)荷載次數(shù)的增加表現(xiàn)出一定的離散性，但整體上呈先增大后減小的趨勢，與峰值應(yīng)力隨循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律比較接近。
　　3）構(gòu)建了混凝土在單軸壓縮及三軸壓縮情況下的動態(tài)損傷本構(gòu)模型，結(jié)果表明，混凝土損傷特性在峰前服從Weibull統(tǒng)計分布，峰后服從Lognormal統(tǒng)計分布。不同工況下的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有良好的相似性。
　　4）對歷經(jīng)不同次數(shù)循環(huán)荷載作用后的混凝土強(qiáng)度變化機(jī)理進(jìn)行了分析。研究表明，混凝土的峰值應(yīng)力隨循環(huán)荷載次數(shù)