冻融劣化混凝土拉压动态特性及破坏准则研究

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近年来我国建设了大量的水利工程,这些工程在服役期间难免要遭受自然环境的侵蚀和自然灾害的考验。在高纬度与高海拔地区,由于温差的影响,不少的建筑物和构筑物会遭受到冻融破坏。就目前的研究现状来看,对特殊环境下混凝土力学特性的研究还需进一步深化。本文考虑冻融劣化程度、应变速率和侧压力大小对混凝土力学特性的影响,对历经不同冻融循环次数(0次、10次、20次、30次、40次)的混凝土进行不同侧压力大小(0 MPa、2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa)下的准静态(应变速率10-5/s),以及对不同侧压力大小(0 MPa、2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa)下的常态混凝土进行不同应变速率(10-5/s、5?10-5/s、10-4/s、5?10-4/s、10-3/s)的劈拉试验,并在试验过程中同步采用声发射技术监测凝混土内部损伤变化,研究得到如下结论。1)混凝土质量损失率与冻融循环次数间呈二次曲线的关系;加载过程中,混凝土粗骨料破坏率随冻融循环次数的增加而减小,随侧压力的增大而增大;混凝土劈拉峰值应力随冻融循环次数的增大呈线性减小,随侧压力的增大呈线性增大;峰值应变随冻融次数和侧压力的增大呈线性增大。2)常态混凝土的极限劈拉峰值应力水平随应变速率和侧压力的增大呈线性增大;峰值应变随应变速率的增大呈线性减小,随侧压力的增大呈线性增大。3)对比其他学者的研究成果表明,轴心受拉裂缝由试件内部向试件表面扩展,劈拉裂缝产生于劈拉垫条与试件的接触部位,并向试件内部扩展;侧压力较小时对峰值应力产生增益作用,侧压力较大时对峰值应力产生削弱作用。4)未经冻融的混凝土在不同应变速率单轴加载时,损伤发展经历了无损伤、损伤积累、损伤破坏三个阶段;常态混凝土双轴加载以及冻融劣化后的混凝土单、双轴加载时,损伤发展经历了无损伤、峰值应力前的损伤积累、峰值应力后的损伤积累、损伤破坏四个阶段。5)基于试验结果,以静态破坏准则为基础,在主应力空间和八面体应力空间上,建立了综合考虑冻融劣化程度和应变速率影响的混凝土拉压破坏准则。
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