混凝土循环加卸载动态损伤演化推移分析及损伤值估计模型

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发布时间：2022-03-05

资料介绍

利用多功能三轴仪进行了不同应变速率下的混凝土循环加卸载试验,对声发射信号与应力水平的关系进
行了分析,并从声发射撞击数的角度对混凝土损伤演化规律特性进行研究，进一步构建了只含循环次数的单参数
损伤值估计模型。研究结果表明:在不同的应变速率下，混凝土损伤演化的路径各不相同，当应变较小时,混凝土
前期损伤累积程度较大，后期平缓,出现水平段;随着应变速率的提高，混凝土损伤演化路径前移，后一种应变速率
相对于前一应变速率所对应的损伤推移值随着累计残余应变的增大呈现出先增大后减小的规律，当累计残余应变
一定的情况下,随着应变速率的提高，相邻2 种应变速率对应的损伤推移程度在不断减弱;混凝土循环加卸载损伤
演化规律具有三阶段损伤模式,统计密度函数能较好地反映循环加卸载损伤演化规律。
关键词:混凝土;循环加卸载;动态损伤;声发射;损伤推移
中图分类号：TU502 文献标志码 :A 文章编号 = 1001-5485(2016) 1 0 - 0 1 4 0 - 0 5
1 研究背景
处于地震条件下的混凝土结构或构件往往承受
来自正反 2 个方向的反复加载和卸载的过程。反复
荷载作用下混凝土材料受力特点、变形特点以及破
坏特征都与其他荷载类型作用时不同。由于循环加
卸载试验对试验设备及相关的技术条件要求较高，
目前国内外对循环荷载作用下的混凝材料试验研究
相对较少，已有的相关成果[ w ]主要集中在力学特
性的分析上，对其损伤的方面研究就显然不足了。
总体而言，对于循环荷载作用下混凝土的研究大致
遵循从静态到动态，从性能到本构的原则。关萍
等 [6]通过在不同应变率下进行单轴反复荷载的动
态抗压试验，研究了混凝土抗压强度、弹性模量、峰
值应变、应力应变曲线的性能随应变速率的变化规
律。通过等应变增量的循环加卸载试验，周洪涛[7]
对动态循环加卸载条件下混凝土的基本物理力学参
数、强度硬化、刚度退化等进行了率效应分析，利用
声发射技术对材料损伤演化与破坏过程进行了一定
的分析。李淑春等 [8]在混凝土反复荷载作用下的
滞回规则的基础上，建立了考虑反复荷载作用下混
凝土应力跌落、强度下降、刚度退化等力学性能的损
伤模型。
国内外现有的关于循环加卸载损伤模损伤演
化模型涉及的参数较多，给实际工程的应用带来
较大困难。为此，本文进行了 4 种不同应变速率
下（1〇-5，10_4 , 10_3 , lO—2。）的循环加卸载试验，
从声发射的角度提出了新的单参数损伤值估计
模型。
2 试验概况
试验采用强度等级为C3 0的标准立方体的试
件。试验所用加载设备为 10 MN微机控制电液伺
服大型多功能动静力三轴仪（型号TAZW-10 000)，
它主要由控制系统、伺服控制系统、加载框架、液压
油泵系统等几部分组成。加载系统轴向最大动、静
力加载值分别为5 000，10 000 kN，该系统主要有位
移、变形和负荷 3 种控制方式。变速率响应范围为
1(T5 ~ ，能很好地满足试验的要求，试验加载
装置图如图 1 所示。