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2008年12月水 利 学 报SH UI LI X UE BAO第39卷 第12期收稿日期:2007211220基金项目:国家自然科学基金资助项目(50479059)作者简介:王怀亮(1979-),男,河南人,博士,主要从事混凝土结构基本理论的研究。
E 2mail :whl2003-2002@文章编号:055929350(2008)1221353207不同骨料级配混凝土的双轴压强度试验和破坏准则王怀亮1,2,宋玉普2(11大连大学建筑工程学院,辽宁大连 116622;21大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024)摘要:针对某大坝实际工程,用液压伺服静动态三轴试验系统,对某大坝工程不同骨料级配和尺寸的混凝土试件在双向压荷载作用下的变形和强度特性进行了试验研究。
试件采用大坝原级配最大骨料粒径为80mm 的立方体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为250mm ×250mm ×250mm 、150mm ×150mm ×150mm 、100mm ×100mm ×100mm 。
试验过程测得了所有试件两个加载方向的应力和应变以及未加载方向上的变形,探讨了不同级配混凝土的双轴抗压强度、极限变形、应力2应变曲线以及破坏形态的变化规律。
试验发现大骨料混凝土在双轴压作用下的极限强度和变形能力要比相应的湿筛小骨料混凝土提高的更多,最后分别在主应力空间和主应变空间建立了不同级配混凝土的破坏准则。
关键词:大骨料混凝土;双轴压;强度;变形;破坏准则中图分类号:T U375文献标识码:A大多数混凝土建筑物,特别是水工大体积混凝土结构,如各种类型的重力坝和拱坝等,大都处于明显的二轴或三轴应力状态,对这种复杂的应力状态,世界上的许多国家,如美国、日本、法国、意大利和俄罗斯等都在一些设计规范中考虑了多轴强度[1-3],我国在2002年出版的《混凝土结构设计规范》[4],也已正式编入了混凝土在多轴应力下的强度值,这不但反映了我国技术上的进步,而且将会对工程建设带来巨大的经济效益。
基金项目作者简介主要研究方向为水工结构工程的试验与理论定侧压下混凝土的双轴动态抗压强度及破坏模式闫东明土木水利学院辽宁大连摘要四组试验的侧向恒定压力分别为单轴静态抗压强度的试验表明随着应变速率的提高不同恒定侧压下混凝土的破坏强度均有提高在较高的恒定侧向压力下混凝土材料对应变速率的敏感程度降低在较高应变速率下恒定侧压对混凝土破坏强度的加强作用也有所减弱关键词恒定侧压问题的提出近几十年对混凝土材料动力性能的研究已取得了不少成果和率对混凝土抗压强度影响的研究成果和总结了荷载速率对混凝土动态抗拉强但是以往的研究为了能够对复杂在双轴受力情况的不同应力途径中等比例加载和定侧压加载是两种极端情况这两种应力的动态强度特性以及破坏特征试验设备及试验技术研究试验设备系统可以实现各种应力试验过程和数据采用程序编制软件系统进行精其最小采集周期为试验时主压力方向和侧压力方向的荷载传感器量程分别为作动器响应频率可达到其最大加载速率为试件的制备试验采用尺寸为边长设计强度为水砂子实测抗压强度为型普通硅酸盐水泥最大骨料粒径为颗粒级配属于级配区经试验砂子的细度模数为棚中覆草袋浇水养护至第试验时混凝土的龄期为由于在对该批混凝土养护过程中跟踪试验的组抗压和劈拉强度中没有一组试件中出现个测值中的最大值或最小值与中间值的差值超过中间值的说明本文试验所制作的试件离散性较小能够确保试试验过程具体做法是试验完毕试验结果及分析本文完成了普通混凝土试块在种侧应力等级和实测的应力应变过程曲线本文侧压力方向上作动器的响应频率较典型的比例保持情况如图图显示设定的恒定侧向压力为应变速率为设备为电液伺服试验系统可以通由于试极限抗压强度试验测得的不同加载速率和不同应力比混凝土的极限抗压强度见表测的数据按如下方程进行拟合 为当前应变速率 为拟静态应变速表表拟合结果?不同应变速率下混凝土破坏强度与恒定侧向压力的关系可以近似用将恒定的侧向压力引入方程得不同应变速率下的拟合破坏包络线当应变速率分别为分别为分别为说明该方程能够较好地反映破拟合结果表明当应变速率提高时各种恒定侧向压力下的动态强度都有不同程随应变速破坏准则研究经过对比发现即把统一的破坏准则写为 ? 式中分别为和并图不同速率和恒定侧压下的混凝土试件典型破坏模式试件破坏形态但是随由图可见取了减磨措施当侧向压力分别为混凝土而当侧压较不同应变速率下混凝土试件试验结果表明侧压较大时混凝土的破坏强度对应变速率的本文所得出的当侧向恒定压力分别为和参考文献吴智敏吕培印宋玉普候景鹏宋玉普吕培印候景鹏。
混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究共3篇混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究1混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究一、单轴动态强度试验单轴动态强度试验是一种常见的混凝土动态强度测试方法。
通过在混凝土试样上施加单轴动态载荷，可以研究混凝土在不同载荷频率下的破坏特性，以及混凝土的动态强度。
单轴动态强度试验的测试流程如下：首先选择合适的混凝土试样，并进行预处理，如养护、保湿等。
之后在试样两端安装载荷传感器，将试样放置在试验机上，施加单轴动态载荷，同时记录载荷和变形数据。
根据试验数据可以得到混凝土在不同载荷频率下的抗压强度、弹性模量、泊松比等力学参数。
同时还可以研究混凝土的动态力学响应和破坏模式，进一步揭示混凝土的内部结构和力学特性。
二、双轴动态强度试验双轴动态强度试验是一种较为复杂的混凝土动态强度测试方法。
通过在混凝土试样上施加双轴动态载荷，可以研究混凝土在不同载荷频率下的破坏特性，以及混凝土的动态强度。
双轴动态强度试验的测试流程如下：首先选择合适的混凝土试样，并进行预处理，如养护、保湿等。
之后通过调整试验机的双轴载荷控制系统，同时施加两个垂直方向的动态载荷，记录试样的应力和应变数据。
根据试验数据可以得到混凝土在不同载荷频率下的破坏特性和双轴强度。
同时还可以研究混凝土的动态力学响应和破坏模式，进一步揭示混凝土的内部结构和力学特性。
三、变形试验变形试验是研究混凝土变形特性的重要试验方法。
通过在混凝土试样上施加不同的变形载荷，可以研究混凝土的弹性变形、塑性变形、极限变形等特性。
变形试验的测试流程如下：首先选择合适的混凝土试样，并进行预处理，如养护、保湿等。
之后将试样放置在试验机上，通过控制试验机的变形载荷控制系统，施加不同的变形载荷，同时记录试样的应变数据。
根据试验数据可以得到混凝土的应变-应力关系曲线，以及混凝土的弹性模量、泊松比等力学参数。
同时还可以研究混凝土的变形特性，揭示混凝土的力学特性和内部结构。
双轴拉伸实验原理一、引言双轴拉伸实验是一种常用的材料力学实验方法，用于研究材料在两个相互垂直的方向上同时受到拉伸应力的行为。
这种实验方法对于理解材料的力学性能、探索材料的潜在应用以及优化材料的设计具有重要意义。
本文将详细介绍双轴拉伸实验的原理、实验设备与材料、实验步骤与操作、数据分析与解释、结论与应用，以及展望与未来研究方向。
二、实验原理双轴拉伸实验的基本原理是利用两个相互垂直的拉伸装置，对试样施加两个方向的拉伸应力，以模拟实际工程中复杂应力状态下的材料行为。
在实验过程中，通过对试样的应变、应力等参数进行测量和记录，可以得到材料的力学性能数据，进而对材料的强度、塑性、韧性等特性进行评价和分析。
双轴拉伸实验中常用的力学参量包括应力应变曲线、屈服强度、抗拉强度、延伸率等。
三、实验设备与材料双轴拉伸实验需要用到以下设备和材料：1.双轴拉伸试验机：用于施加两个方向的拉伸应力，通常由两个相互垂直的拉伸装置组成。
试验机的加载能力应足够大，以适应不同规格和类型的试样。
2.试样：应根据具体的实验目的和要求选择合适的试样尺寸和形状，以保证实验结果的准确性和可靠性。
试样通常为矩形、圆形或环形等形状。
3.夹具：用于固定试样，保证试样在拉伸过程中不发生滑移或转动。
夹具的设计应符合试样的尺寸和形状要求，以确保实验结果的准确性。
4.测量仪器：用于测量试样的应变和应力等参数，如引伸计、应变计、压力传感器等。
应根据具体的实验要求选择合适的测量仪器，并确保其精度和可靠性。
5.实验环境控制设备：如温度控制设备、湿度控制设备等，用于控制实验环境条件，以确保实验结果的准确性和可靠性。
四、实验步骤与操作双轴拉伸实验的步骤如下：1.准备试样：根据实验要求制备合适的试样，并对其尺寸和形状进行测量和记录。
2.安装试样：将试样安装到双轴拉伸试验机的夹具中，确保试样固定牢固，无滑移或转动现象。
3.调整测量仪器：根据实验要求，调整引伸计、应变计、压力传感器等测量仪器，确保其准确测量试样的应变和应力等参数。
双轴受压应力作用下碾压混凝土特性的试验研究作者：李建林时间：2007-11-25 12:18:00摘要：本文对双轴受压应力作用下的碾压混凝土进行了试验研究，研究了碾压混凝土的双轴受压强度、变形及破坏准则，给出了Drucker prager准则中a和k值，并与普通混凝土进行了比较，得出了几点有意义的结论。
关键词：碾压混凝土双轴受压破坏准则高碾压混凝土坝应力状态很复杂[1]，坝体混凝土绝大部分是处于三向及双向受压应力状态下，国内外多轴应力作用下普通混凝土强度研究已表明[2]，普通混凝土双轴受压应力下的强度是单轴受压混凝土强度的1.25～1.60倍，三轴受压强度是单轴受压强度的3～4倍以上。
因此，人们已认识到以单轴强度为依据的设计是不合理的。
本文在对碾压混凝土进行双轴受压试验基础上，探讨复杂应力作用下碾压混凝土的强度、变形和破坏准则。
1 试验设计1.1 试件尺寸及材料配比为了便于同普通混凝土单轴和双轴强度比较，试件采用边长为150mm的立方体，是普通混凝土试验的标准试件。
胶凝材料采用425＃普通硅酸盐水泥与荆门热电厂的粉煤灰，骨料采用河砂与卵石，减水剂采用木质磺酸钙。
为便于比较，试验中选用两种配比的试件，具体混凝土配合比见表1.每种配比各制作了25个试件，3个用以测定28d龄期的抗压强度，3个用以测定试验龄期的抗压强度。
双轴受压试验(包括单轴受压试验)的两向应力比σ2/σ１有0(单轴受压)、0.25、0.50、0.75和1.00共5种。
每种应力比下的强度和应变测值均取3～4个试件的平均测值。
表1 碾压混凝土配合比(单位：kg)类别水胶比水泥粉煤灰外加剂水河砂卵石A 0.70 5.54 11.85 0.031 12.11 76.85 150.26B 0.80 6.56 8.60 0.031 12.11 77.96 153.191.2 试件加载方法与测试方法试件各龄期的立方体抗压强度测定在原葛洲坝水电工程学院建材实验室的万能试验机上按标准试验方法进行。
!"#$!"#$%#!&'()**%#+#(%'"!"!" K L # EMN L $%& E O [3UV67P8P>LP.F.F !!KM9RP[KH0@A "89:'KL<76M6;K> -FH0C@CIbH>NNLH-FF.W088FH.F.FHF8HF-.!"#$%&'()*+,-./0; < != > ? "= @4A #-H 2 h 7823h ,..8-.A ‘ .H g h 7823h ,.---@C ‘0H >h 23 ,.---FF摘 要'利用岩石真三轴仪液压伺服机，采用定侧向加载方式对普通混凝土进行双轴受压试验研究，得到不同应力比下混凝土的应力-应 和 态， 应力-应 应力和峰值应 应力对应应变)特 ，研究不同应力 混凝土 应力 的 H 试验结 当 应力 时,混凝土 态 轴受压 ‘4 应力较大时，试件 状态。
当!!筑二0〜0.2时， 应力应力 的 大 大,当!! 1/<二0.2〜0.5时,！# 应力应力的大 。
应用234567 对试 行 ，2upf67混凝土双轴受压 结相对。
同时基于23pf67程混凝土的 行 。
研究结果对混凝土工程应用 有大的 。
()*+ 混凝土‘‘ 双轴受压‘,-./0+ !J52BHF-* * * 12345+ (* * * 1670+ -FF2!055F 2F2F F5!FF15!F10$1/,).2)'.2'%+$+)"3&43&5)'.67%+##3.2)$+#$)&2/)8&351%+)'%3$+%3.2Z"([\ ]ull 1, +J[XU62, Z"AO Z=>y >lo 3(l.Achitecture EngiLeeiing Institute , Y9ngz=ou PolsMechnic Institute , Y9ngzhou 22512A , China ；2HA7<=>M6<M376 #LO>L667>LO &LNM>M3M6,]>LR>LO &LNM>M3M6 Kf !6<=LKRKOS ,[9Lb>LO 2---@C ,'=>L9‘0.Enginee7ing canageUent depa7tUent , "ohai JniTe7sitS , [anbing 2111FF , China!"#$%&'$() Jsing the* t7iaQial* hS;7aulic* se7To*Uachine , the* late7al* loa;ing* eQpe7iUent* of* ViaQial* coUp7ession* of* o7;ina7S* conc7ete , get*st7ess*7atio*un;e7*the*conc7ete*st7essWst7ain*cu7Tes*an;*failu7e*Uo;es*shoul;*Ve*;iffe7ent , VS*eQt7acting*the*pea:*Talue*of*st7essWst7ain*cu7Te*st7ess*an;*pea:*st7ain* st7ain*co77espon;ing*to*the*pea:*st7ess of*;iffe7ent*featu7e*Talue.!he*st7ess*7atio*of*conc7ete*failu7e*UechanisU*an;*7egula7itS*of*the*p7incipal*st7ess*;i7ection.!he*test*7esults*sho?*that*?hen*the*late7al*st7ess*is*sUall , the*failu7e*Uo;e*of*conc7ete*is*siUila7*to*that*of*uniaQial*coUp7ession.Xhen*the*late7al*st7ess*is*la7ge , the*speciUen*p7esents*a*splitting*failu7e*fo7U.Xhen*!!I "cEFGF.2 , the*pea:*st7ess*inc7eases*?ith*the*inc7ease*of*late7al*st7ess*7atio.Xhen*!!"cEF.2GF.5,the*pea:*st7ess*of*!$ ;ec7eases*?ith*the*inc7ease*of*late7al*st7ess* 7atio.!he*2upfe7!s*failu7e*c7ite7ion*is*applie;*to*Te7ifS*the*eQpe7iUental*;ata.2upfe7!s*failu7e*c7ite7ion*p7e;icts*that*the*st7ength*of*conc7ete*un;e7*ViaQial*loa;ing*is*7elatiTelS*conse7TatiTe.At*the*saUe*tiUe , Vase;*on*the*2upfe7!s*failu7e*c7ite7ion*eYuation , the*failu7e*c7ite7ion*of*conc7ete*un;e7*fiQe;*late7al*loa;ing*is*p7opose;*an;*Te7ifie;.!he*7esults*a7e*of*g7eat*significance*to* the* application* an;* calculation* of* conc7ete*enginee7ing.*+,)-.%/#() o7;ina7S*conc7ete ‘ late7al*loa;ing ‘ ViaQial*coUp7ession ‘ failu7e*c7ite7ion!" !"混凝土$于&'特的*+,-./应用于工程当5,6建筑结构、桥梁结构、大坝结构以及核电站安全壳结构中Z H在这些结构应用中,混凝土一般处于多轴受力状态,如双轴 压-压、双轴拉-压、三轴压-压-拉和三轴压-V-压等复杂应 力状态o 针对混凝土多轴的研究,有利于混凝土材料的科学 利用,做到不浪费同时兼顾安全运行要求在混凝土多轴研究领域相关学者已开展大量工作。
