考虑应变率效应的混凝土损伤特性试验研究

资料大小：350KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-28

资料介绍

考虑应变率效应的混凝土损伤特性试验研究
王乾峰，姜袁。马莉，梅世强
(三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002)
摘要：利用损伤力学的观点，用弹性模量损伤和能量损伤相结合的方法定义损伤变量，分析了基体强度为 40 MPa、钢纤维含量为 0和
2．0％的混凝土在 4种应变速率(10 、10 、10 、5~10 S )下的单轴压缩试验数据，比较了普通混凝土和钢纤维混凝土在 4种应变速率下的
损伤特性，并对混凝土材料的损伤机理进行了分析。试验分析表明：①混凝土材料在加载初始阶段普通混凝土的损伤比钢纤维混凝土的损
伤小，混凝土内部为微观裂纹的发育发展；当加载到一定程度时，普通混凝土的损伤则比钢纤维混凝土的损伤大，混凝土内部为宏观裂纹
的发展和贯穿；② 混凝土在加载的初始阶段，普通混凝土的损伤比钢纤维混凝土的损伤小，但应变速率越大，两种混凝土之间的损伤差异
越小；③试验加载速率越高，普通混凝土损伤大于钢纤维混凝土损伤时材料的应变越小，对应的损伤值也相应越小；④普通混凝土加载速
率越高，损伤程度会随应变加载速率的提高而增加；⑤钢纤维混凝土在加载初始阶段，混凝土中仅有微观裂纹，不同加载速率下，损伤发展
趋势一致；在峰值应变后应变速率越高，裂纹扩展和贯穿的速度越快，损伤程度也越大。
关键词：混凝土；应变率效应；损伤
中图分类号： TU528．0l 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)07—0048—03
Experim ental study on dam age properties of concrete considering strain rate effect
w4 rGQian—feng，JIANGYuan，MALi，MEIShi’qiang
(CollegeofCivilEngineering&Architecture，ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang443002，China)
Abstract： The uniaxial compression test data ofconcrete that the matrix strength is 40M Pa and the steel fiber content are 0 an d 2．o1％ under four
kindsofstrain rate (10 ，l0-4，1O-3 5x10 S )areanalyzedbyviewofdamagemechanicsforthemethodofcombining elasticmodulusdamage、】lrith
energydam age，thenthedam age characteristicsis comparedan dthedamagem echanism isanalyzedforthetwokindsofconcrete．The results suggest
that① Thedamagedegreeofordinaryconcreteisless comparisonwiththe SteelFiberReinforcedConcrete(SFRC)andthemicro—cracksinitiation
an d development in the initially loading stage．then the damage degree ofordinary concrete will be more comparison with SFRC and macro—crack
evolutionandpropagationwhenloadingto someextent；② Thedamagedegreeofordinaryconcreteislesscomparisonwiththe SFRCintheinitially
loading stage，however the dam age degree difference between two kinds of concrete is less when the strain rate is higer；⑨ The loading rate is
higher．the concretematerial strainis sm allerwhenthedam agedegreeofordinaryconcreteismore comparisonwiththe SFRC．andcorrespondingto
the value ofthe damage is smaller；④ The loading rate ofordinary concrete is higher and the damage degree is higher；⑨ In the initially loading
stage，the SFRC hasonlythemicro—cracksandthedam agedegr eeis similarunderthedifferentloadingra te，the strain rateishigher，thedevelopment
ofcracks is faster and the damage degr ee ofSFRC is m ore when the strain is bigger than value ofpeak—strain．
Key W CIrds： concrete；strain rate effect；damage
0 引言
近年来，损伤力学在岩土力学研究中得到了广泛的应用，混
凝土损伤力学的研究也取得了丰硕的成果。Dougillt‘]首次采用
损伤力学的方法研究了混凝土，后来很多学者在混凝土损伤本
构模型和疲劳累积损伤两个方面进行了研究，提出了众多混凝
土损伤模型和损伤演化方程。钢纤维混凝土(SteelFiberReinforce
Concrete，SFRC)是在普通混凝土中掺入一定数量乱向分布的钢
纤维而组成的一种多相非均质复合材料，由于具有较高的抗裂、
抗疲劳性能，良好的耐久性、耐磨性，以及抗冲击、抗爆炸等优
于普通混凝土的力学性能，广泛应用于桥梁、水利、建筑等领
域，国内外学者对钢纤维混凝土的动态性能和损伤特性进行了
大量研究[2-51，取得了丰硕的成果。研究表明嘲钢纤维混凝土在动
力作用下，纤维含量在 0--2．0％之间时韧性指标系数是逐渐增大
的，在 2．0％时到达最大值；当纤维含量大于 2％，韧性指标随纤
维含量的增加逐渐下降。
本试验对动力作用下韧度性能最佳、钢纤维含量为 2．O％的
混凝土与普通混凝土进行了4种应变速率下的单轴压缩试验，
应变速率分别为 l0 、l0 、10 S 和 5x10 S 等。采用弹性模
量损伤和能量损伤结合的方法问定义损伤变量，评价混凝土材
料的损伤演化过程，分析比较 2种混凝土在 4种应变速率下的
损伤特点。
1 混凝土试件的制备
混凝土试件尺寸为 61oommxl50mm的圆柱体，设计强度为
40 MPa。依据有关规定p 进行配合比设计与实际试配，各材料