混凝土原理及設(shè)計(jì)02.1主要因素的影響

1、第第2章章 主要因素的影響主要因素的影響混凝土的基本力學(xué)性能是：混凝土的基本力學(xué)性能是：采用標(biāo)準(zhǔn)試件、按照標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)試件、按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法、在理想應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的一次短期加載試試驗(yàn)方法、在理想應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的一次短期加載試驗(yàn)測(cè)定。驗(yàn)測(cè)定。工程混凝土影響因素眾多，主要有：工程混凝土影響因素眾多，主要有：荷載的重復(fù)加卸載作用；荷載的重復(fù)加卸載作用；構(gòu)件截面的非均勻受力；構(gòu)件截面的非均勻受力；非非28天齡期加載；天齡期加載；荷載的長(zhǎng)期持續(xù)作用等。荷載的長(zhǎng)期持續(xù)作用等。 以上因素都對(duì)混凝土的力學(xué)性能有不同程度的影響，以上因素都對(duì)混凝土的力學(xué)性能有不同程度的影響，需要研究其變化規(guī)律，方便正確處理工程實(shí)

2、際問題。需要研究其變化規(guī)律，方便正確處理工程實(shí)際問題。2.1荷載重復(fù)加卸載作用的影響荷載重復(fù)加卸載作用的影響2.1.1 包絡(luò)線包絡(luò)線 沿著重復(fù)荷載下混凝沿著重復(fù)荷載下混凝土應(yīng)力土應(yīng)力-應(yīng)變曲線的外輪應(yīng)變曲線的外輪廓描繪所得的光滑曲線廓描繪所得的光滑曲線稱為包絡(luò)線（稱為包絡(luò)線（EV）。）。各各種重復(fù)荷載種重復(fù)荷載(b-f)下的包下的包絡(luò)線都與單調(diào)加載的全絡(luò)線都與單調(diào)加載的全曲線曲線(a)十分接近。十分接近。2.1.2 卸載與再加載曲線卸載與再加載曲線 每次卸載至零后，混凝土每次卸載至零后，混凝土有殘余應(yīng)變有殘余應(yīng)變r(jià)es它隨卸載應(yīng)它隨卸載應(yīng)變變(u)而增大，多次重復(fù)加而增大，多次重復(fù)加卸載，殘余

3、應(yīng)變又有所加大。卸載，殘余應(yīng)變又有所加大。 從應(yīng)力為零的任一應(yīng)變從應(yīng)力為零的任一應(yīng)變值（值（ res ，0)開始再加載，開始再加載，直至與包絡(luò)線相切、重合直至與包絡(luò)線相切、重合(rel ,rel)，為再加載曲線。，為再加載曲線。 主要取決于混凝土的強(qiáng)主要取決于混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，與加載歷史無關(guān)。度等級(jí)，與加載歷史無關(guān)。 共同點(diǎn)軌跡與包線相共同點(diǎn)軌跡與包線相似，偏下約似，偏下約0.9。2.1.3 共同點(diǎn)軌跡線共同點(diǎn)軌跡線(CM) 在重復(fù)荷載試驗(yàn)中，在重復(fù)荷載試驗(yàn)中，從從包絡(luò)線上任一點(diǎn)卸載后再包絡(luò)線上任一點(diǎn)卸載后再加載，其交點(diǎn)稱共同點(diǎn)加載，其交點(diǎn)稱共同點(diǎn)。2.1.4 穩(wěn)定點(diǎn)軌跡線穩(wěn)定點(diǎn)軌跡線(ST)

4、 即混凝土低周疲勞的極限包線。即混凝土低周疲勞的極限包線。 穩(wěn)定點(diǎn)軌跡也與包線穩(wěn)定點(diǎn)軌跡也與包線相似，偏下約相似，偏下約0.75。2.2應(yīng)變梯度對(duì)混凝土受壓性能的影響應(yīng)變梯度對(duì)混凝土受壓性能的影響2.2.1試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 1.等偏心距試驗(yàn)等偏心距試驗(yàn)(e0 =const) 2.全截面受壓，一側(cè)應(yīng)變?yōu)榱悖ㄈ孛媸軌?，一?cè)應(yīng)變?yōu)榱悖?o) 3.等應(yīng)變梯度加載（等應(yīng)變梯度加載（1-2=const） 2.2.2主要試驗(yàn)結(jié)果主要試驗(yàn)結(jié)果 1.極限承載力（極限承載力（Np）和相應(yīng)的最大應(yīng)變）和相應(yīng)的最大應(yīng)變(1p) 彈性計(jì)算的承載力彈性計(jì)算的承載力 Ne 遠(yuǎn)低于試驗(yàn)值。遠(yuǎn)低于試驗(yàn)值。表明混凝土塑性變形表

5、明混凝土塑性變形產(chǎn)生的截面非線性應(yīng)力分布，有利于承載力的提高。產(chǎn)生的截面非線性應(yīng)力分布，有利于承載力的提高。 在極限荷載下在極限荷載下1p3.03.510-3，此應(yīng)變值顯著大，此應(yīng)變值顯著大于混凝土軸心受壓的峰值應(yīng)于混凝土軸心受壓的峰值應(yīng)變變p 。2.破壞形態(tài)破壞形態(tài)(1). 偏心距較小偏心距較小(e00. 2h)的試件的試件 一開始加載，截面上就有拉應(yīng)力區(qū)。一開始加載，截面上就有拉應(yīng)力區(qū)。最終受壓區(qū)才顯三角形受壓破壞區(qū)，縱最終受壓區(qū)才顯三角形受壓破壞區(qū)，縱向長(zhǎng)度約為橫向?qū)挾鹊南蜷L(zhǎng)度約為橫向?qū)挾鹊?倍。倍。3.截面應(yīng)變截面應(yīng)變 截面平均應(yīng)變都符合截面平均應(yīng)變都符合平截面變形的條件。平截面變形的

6、條件。4.中和軸位置的變化中和軸位置的變化 中和軸較彈性理論，向荷載一側(cè)慢慢地漂移，壓區(qū)面積減小。中和軸較彈性理論，向荷載一側(cè)慢慢地漂移，壓區(qū)面積減小。至極限荷載至極限荷載Np時(shí)，中和軸移動(dòng)的距離可達(dá)時(shí)，中和軸移動(dòng)的距離可達(dá)(0. 250. 4)h。2.2.3應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的形狀與試件偏心距或應(yīng)變梯度無應(yīng)變?nèi)€的形狀與試件偏心距或應(yīng)變梯度無關(guān)，即偏心受壓和軸心受壓可采用相同的曲線方程。關(guān)，即偏心受壓和軸心受壓可采用相同的曲線方程。但是，文獻(xiàn)對(duì)偏心受壓情況下的混凝土抗壓強(qiáng)度但是，文獻(xiàn)對(duì)偏心受壓情況下的混凝土抗壓強(qiáng)度(fc,e)和和相應(yīng)峰值應(yīng)變相應(yīng)峰值應(yīng)變(p,

7、e）給出了不全相同的數(shù)值。）給出了不全相同的數(shù)值。 由于這些結(jié)果來自不同的試驗(yàn)和計(jì)算方法、試件混由于這些結(jié)果來自不同的試驗(yàn)和計(jì)算方法、試件混凝土材料等，可以認(rèn)為他們的主要結(jié)論基本一致。凝土材料等，可以認(rèn)為他們的主要結(jié)論基本一致。 根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果和分析，過鎮(zhèn)海建議采用混凝土根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果和分析，過鎮(zhèn)海建議采用混凝土偏心抗壓強(qiáng)度（偏心抗壓強(qiáng)度（fc.e）和相應(yīng)峰值應(yīng)變）和相應(yīng)峰值應(yīng)變(p,e)隨偏心距隨偏心距(e0）而變化的簡(jiǎn)化計(jì)算式而變化的簡(jiǎn)化計(jì)算式)/6(12 . 02 . 10,heffpepcec 理論曲線和試驗(yàn)結(jié)理論曲線和試驗(yàn)結(jié)果的比較如圖。果的比較如圖。 按上式計(jì)算，軸心按上式計(jì)算，軸心受壓構(gòu)件（受壓構(gòu)件（e0=0)得得1，受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件(e0)得得1.2。2.3 應(yīng)變梯度對(duì)混凝土受拉性能的影響應(yīng)變梯度對(duì)混凝土受拉性能的影響 混凝土偏心受拉性能的已有混凝土偏心受拉性能的已有試驗(yàn)研究較少，且所得結(jié)論不全試驗(yàn)研究較少，且所得結(jié)論不全一致。一致。 與受壓相似，塑性變形產(chǎn)生與受壓相似，塑性變形產(chǎn)生的非線性應(yīng)力分布，有利于提高的非線性應(yīng)力分布，有利于提高承載力，只是幅度較小。承載力，只是幅度較小。)/6(10hebhfNte彈性值彈性值截面抵抗矩塑性影響系數(shù)：截面抵抗矩塑性影響系數(shù)：)61 (0,hebhfNfftptft回歸分析回歸分析