孔隙水對混凝土速率效應(yīng)的影響研究.pdf

1、大壩、海洋平臺、橋梁墩臺等結(jié)構(gòu)長期處于水環(huán)境中工作,在其服役期間都不可避免地遭遇到動荷載的作用,抗震安全成為為工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。目前,對于大氣自然環(huán)境中的混凝土靜動態(tài)研究已取得豐碩成果,但對于水環(huán)境中的混凝土動靜態(tài)性能研究卻還有限。因此,開展對高孔隙水壓力作用下混凝土內(nèi)部缺陷的劣化過程以及其對混凝土整體性能影響的研究具有相當(dāng)重要的工程意義。
　　為此,本文在國家自然科學(xué)基金(51279092)的資助下,利用三峽大學(xué)自行

2、研發(fā)的10MN大型多功能靜動力三軸儀對不同尺寸的混凝土試件進(jìn)行了在多種孔隙水壓循環(huán)次數(shù)、不同圍壓及不同加載速率下的抗壓試驗。通過對力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的分析,得到了自然濕度及水飽和混凝土的力學(xué)性能在不同加載速率下的變化規(guī)律;得到了水飽和混凝土的力學(xué)性能在不同圍壓、不同加載速率下的變化規(guī)律;得到了歷經(jīng)不同次數(shù)的孔隙水壓循環(huán)作用后的混凝土在不同加載速率下的力學(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,并分析了本構(gòu)模型中相關(guān)參數(shù)

3、與應(yīng)變速率的相關(guān)性。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)行了自然濕度混凝土及水飽和混凝土單軸抗壓性能對比試驗,分析了兩種濕度混凝土在不同加載速率下的力學(xué)性能與變形特性。試驗結(jié)果表明,混凝土的強(qiáng)度隨加載速率的增大而增大,水飽和混凝土相對于自然混凝土的強(qiáng)度降低。兩種濕度混凝土的峰值應(yīng)變、彈性模量、吸能能力隨加載速率的增加,總體呈增大的趨勢。
　　2)進(jìn)行了歷經(jīng)不同次數(shù)孔隙水壓循環(huán)作用后的混凝土的常規(guī)三軸壓縮試

4、驗,并在0次循環(huán)情況下,研究了不同圍壓對混凝土強(qiáng)度的影響。試驗結(jié)果表明,歷經(jīng)不同次數(shù)孔隙水壓循環(huán)作用后的混凝土峰值應(yīng)力都隨加載速率的增加而增大;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,產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因是混凝土孔隙間的Stefan效應(yīng)與孔隙水的機(jī)械作用在對混凝土力學(xué)性能影響中所占據(jù)主導(dǎo)地位的轉(zhuǎn)換。在相同的加載速率下,混凝土的峰值應(yīng)力隨圍壓的增大而增大。峰值應(yīng)變隨加載速率的增加,整體上有增大的趨勢?；炷翉椥阅Ａ侩S孔隙水壓循環(huán)次

5、數(shù)的增加,呈減小的趨勢?；炷恋奈苣芰﹄S應(yīng)變速率的增加而呈增大的趨勢;吸能能力隨孔隙水壓循環(huán)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。該模型能夠較好的模擬混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的變化規(guī)律,且該模型參數(shù)少,便于工程