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《混凝土立方體試件劈裂抗拉強(qiáng)度尺寸效應(yīng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、混凝土立方體試件劈裂抗拉強(qiáng)度尺寸效應(yīng)研究摘要：混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部承壓實(shí)驗(yàn)，表明由于混凝土包絡(luò)面的作用，混凝土的抗壓強(qiáng)度增加。尺寸效應(yīng)在鋼筋混凝土斷裂力學(xué)中起到重要影響，盡管設(shè)計(jì)規(guī)范提出了具體的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)防止承載破壞，但并沒有考慮到尺寸效應(yīng)。研究集中載荷作用下測(cè)試尺寸范圍為1:4六大系列混凝土立方體試件。用Bazant尺寸效應(yīng)律分析了實(shí)驗(yàn)得到的極限荷載，結(jié)果與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。總之，觀測(cè)到的尺寸效應(yīng)數(shù)據(jù)很好的吻合了尺寸效應(yīng)規(guī)律。關(guān)鍵詞：混凝土承載強(qiáng)度尺寸效應(yīng)律1．引言鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)中承載強(qiáng)度的預(yù)測(cè)是很有必要的，如鋼筋混凝土基
2、礎(chǔ)、鋼筋混凝土承重橋墩、后張拉混凝土梁的錨固、混凝土鉸鏈和一些水工建筑物的基礎(chǔ)。為了確定混凝土承載能力，若干設(shè)計(jì)規(guī)范采用了Hawkins平方根公式，這個(gè)公式?jīng)]有考慮尺寸效應(yīng)。然而，眾所周知隨著尺寸的增大混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度會(huì)降低。斷裂力學(xué)中可以很好的解釋混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸效應(yīng)。20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)古典線彈性力學(xué)不適應(yīng)于準(zhǔn)脆性材料，如混凝土，剛剛開始了混凝土斷裂力學(xué)的實(shí)驗(yàn)性研究。由于大量裂縫和全裂縫裂紋尖端的非彈性區(qū)的存在，混凝土不適應(yīng)線彈性斷裂力學(xué)。線彈性斷裂力學(xué)忽略了斷裂過程區(qū)。因此，幾位研究者為了更確切的描述混凝土的失效研究了非
3、線性斷裂力學(xué)。Bazant的非線性斷裂力學(xué)方法，也就是尺寸效應(yīng)律，表明在混凝土中強(qiáng)度尺寸效應(yīng)首先涉及到一個(gè)相當(dāng)大的斷裂過程區(qū)。試驗(yàn)試件要求幾何相似材料相同，最小尺寸范圍是1:4，這是這個(gè)方法中最重要的要求之一。早先已經(jīng)對(duì)Ⅰ-Ⅲ型試件采用尺寸效應(yīng)律的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了試件尺寸對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的研究。Niyogi進(jìn)行了尺寸效應(yīng)對(duì)混凝土承載強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)中試件尺寸范圍不能應(yīng)用Bazant的尺寸效應(yīng)律。Niyogi在實(shí)驗(yàn)中采用的試件同一尺寸的配合比也不同（這就增加了影響因素。）。在這項(xiàng)研究中，對(duì)六種不同尺寸（尺寸范圍為1:4）系列的混凝土
4、立方體施加集中載荷。運(yùn)用尺寸效應(yīng)律分析試驗(yàn)結(jié)果得到的極限承載力，并推導(dǎo)出一個(gè)基于尺寸效應(yīng)律預(yù)測(cè)混凝土承載強(qiáng)度的近似公式。推導(dǎo)公式與文獻(xiàn)中142個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)吻合。2．混凝土承載強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在局部壓力作用試驗(yàn)，表明受力區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度由于周圍混凝土的約束作用而變大。圖1中看到，在局部荷載作用下，由于橫向拉應(yīng)力的作用，失效的混凝土構(gòu)件快速開裂。先前的研究發(fā)現(xiàn)，承載面積、構(gòu)件的橫截面積、加載條件以及材料的抗壓強(qiáng)度對(duì)混凝土的承載強(qiáng)度有很大的影響。Bauschinger最先研究了建筑材料的承載強(qiáng)度。他提出了基于有限個(gè)砂巖立方體試驗(yàn)的著名立
5、方根公式，但不能正確計(jì)算混凝土的承載強(qiáng)度。Meyerhof和Shelson指出承受集中荷載的混凝土與三軸壓縮試驗(yàn)的破壞形式相似。為了解釋混凝土砌塊的承載破壞，Au和Baird提出了一個(gè)在加載板下方呈倒金字塔形應(yīng)力的理論，他們假設(shè)失效前的倒金字塔型應(yīng)力正向滲透會(huì)導(dǎo)致橫向壓力。這些假定最終得出混凝土砌塊承受復(fù)合拉彎應(yīng)力?；炷疗鰤K上方的最大張應(yīng)力超過混凝土的抗壓強(qiáng)度時(shí)發(fā)生失效。這個(gè)理論適應(yīng)于混凝土砌塊失效前，但在最終破壞時(shí)不合理。Hawkins通過在剛性支撐的剛性板上加載支撐混凝土砌塊的試驗(yàn)，首次提出了計(jì)算混凝土承載強(qiáng)度實(shí)用方法。隨著荷
6、載的逐漸增加，觀察到砌塊內(nèi)部出現(xiàn)了第一條豎向裂縫，如圖1，并貼上標(biāo)簽1。當(dāng)達(dá)到最大荷載，在加載板下方出現(xiàn)一個(gè)楔形裂縫，如圖1（b），加載面上出現(xiàn)了徑向裂縫，如圖1（c）。通常，四個(gè)徑向裂縫發(fā)生如圖1（c）所示，也有試件上出現(xiàn)更多的裂縫。此外，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在圖1（b）中金字塔的頂角θ從38到70度不等。Niyogi研究了試件的幾何形狀、支撐性質(zhì)、偏心率、混合性能、混凝土強(qiáng)度和試件的尺寸對(duì)混凝土承壓強(qiáng)度的影響。在實(shí)踐中，有兩種用來(lái)防止混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的承載破壞方法。也就是，在受拉區(qū)放置鋼筋和限制承載壓力防止混凝土內(nèi)部開裂
7、。而現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，一般更傾向于第二種方法。Hawkins平方根公式如下：其中Pu代表破壞荷載，f’c代表混凝土抗壓強(qiáng)度。A1代表承載面積，A2代表有效承載面積。假設(shè)荷載P在混凝土塊中沿著兩個(gè)水平向的平面向豎向面方向分布，并首先到達(dá)砌體的邊界。在圖2中有A2計(jì)算面積。設(shè)計(jì)規(guī)范中公式q≤2f‘c限定了混凝土的承載強(qiáng)度。然而，如圖3所示，R值越大極限值越靠近極限安全。extremesafety此圖中，對(duì)之前試驗(yàn)結(jié)果（只考慮了立方體試件）、方程1的計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)規(guī)范的下限值進(jìn)行了說明，q/f/c與根號(hào)R平面做了比較。試驗(yàn)試件的幾何、材料的
8、性質(zhì)和加載條件參見表1。Neville公式把立方體強(qiáng)度f(wàn)c轉(zhuǎn)化為圓柱體強(qiáng)度f(wàn)、c:3.混凝土斷裂時(shí)的尺寸效應(yīng)通常，結(jié)構(gòu)尺寸的改變會(huì)引起結(jié)構(gòu)性能的改變，這就是大家所知道的尺寸效應(yīng)。換句話說是，幾何相似但尺寸不同的試件性質(zhì)不同，這就是尺寸
