混凝土双轴动态等比例受压损伤试验研究

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发布时间：2021-09-22

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混凝土双轴动态等比例受压损伤试验研究
张剑，肖诗云，王锦文，张梅松
(1．深圳市筑博设计股份有限公司，广东深圳518040； 2．大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，
辽宁大连l16024)
摘要：采用大型静、动态电液伺服试验系统对普通混凝土受压试件在应变率l0～～1O ／s范围内进行双轴动
态等比例直接抗压试验。以切线模量的退化来度量损伤，从损伤的角度分别在应力和应变空间分析了混凝土
动态损伤阈值随应变率的变化规律和混凝土的动态损伤演化规律。研究表明，随着应变率的增大，应力空间
下损伤开始发展阶段的应力阈值也随之增加，应变空间下损伤开始发展阶段的应变阈值在减小。分析了动态
荷栽下混凝土的抗压强度、弹性模量的变化规律，结果表明，随着应变率增加，混凝土的弹性模量也在增加；混
凝土的抗压强度、临界应变与应变率之间呈线性关系。
关键词：应变率；双向应力状态；动态损伤；混凝土
中图法分类号：TV314 文献标志码：A
工程中的混凝土结构极少处于单轴受压或受拉应
力状态，一般都处于多轴应力状态，如双向板、剪力墙、
核反应堆的压力容器和安全壳、拱坝等结构均处于多
轴应力状态。对混凝土多轴试验的研究直至20世纪
60、70年代才在一些国家普遍开展起来，并把多轴混
凝土强度的研究成果反映在某些规范中(如前苏联、
美国、日本和英国等)，并应用于实际工程，取得了显
著效益。我国水工混凝土多轴强度的研究是70年代
末80年代初开始的，到目前为止，我国现行的混凝土
结构设计规范中给出的混凝土强度和变形设计指标，
都是基于单轴受压或受拉的试验结果，因此，研究混凝
土的多轴动态受力特性对结构的合理设计是极为重要
的。
在混凝土二轴受力情况的不同应力变化途径中，
等比例加载和定侧压加载是两种极端情况，这两种情
况下混凝土的变形规律对推断其他应力途径下的力学
特性有着特别的意义。近些年，混凝土多轴向应力状
态下的动态性能研究也有了一些进展。Bieanie等在
单轴试验成果的基础上建立了动态本构模型⋯ 。Gran
等对高强混凝土在较高速率下进行三轴动态试验，试
验结果表明，在应变速率为1．3—5／s之间建立的动态
剪切破坏面比静态条件下的破坏面大30％～40％。
Takeda等试验研究了恒定围压下混凝土的动态破坏
强度准则。Fujikake等采用液压作为圆柱体试件的
恒定侧向约束力，在轴向施加动态荷载，研究了三向应
力状态下混凝土的动态破坏模式，建立了动态的破
坏准则，并提出了半经验的动态本构模型。上述研究
绝大多数是单向应力状态下的动力试验，复杂应力状
态下的动力试验资料十分有限。
本研究利用大连理工大学海岸和近海工程国家重
点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统，研究了地
震荷载作用下C25混凝土的动态抗压特性及其损伤
演化规律，并与准静态荷载作用下的的抗压特性作比
较。试验所采取的应变率范围为10～～10 ／s，应变
率分4个等级，分别为l0。。，1O～，l0～，l0 ／s，其中
l0。／s为准静态应变率。
1 试验过程
1．1 试验设备
本试验所采用的大型静、动三轴电液伺服试验系