孔隙水压循环次数对混凝土损伤影响.pdf

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1、第６期水利水运工程学报Ｎｏ．６２０１６年１２月ＨＹＤＲＯ⁃ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１６ＤＯＩ：１０．１６１９８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６４０Ｘ．２０１６．０６．０１２邓媛，邹荣华，彭刚，等．孔隙水压循环次数对混凝土损伤影响［Ｊ］．水利水运工程学报，２０１６（６）：８３－８９．（ＤＥＮＧＹｕａｎ，ＺＯＵＲｏｎｇ⁃ｈｕａ，ＰＥＮＧＧａｎｇ，ｅｔａｌ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｐｏｒｅｗａｔｅｒｃｙｃｌｅｓｏｎｄａｍａｇｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｕｎｄｅｒｔｒｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｓ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏ⁃ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎ

2、ｅｅｒｉｎｇ，２０１６（６）：８３－８９．）孔隙水压循环次数对混凝土损伤影响１２１１１邓媛，邹荣华，彭刚，肖杰，梁辉（１．三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌４４３００２；２．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉４３００１０）摘要：－４历经不同孔隙水压循环次数（０，１０，５０和２００次）后，进行了中低应变速率（１０／ｓ）下混凝土常三轴受压损伤特性试验研究，分析其峰值应力、应变和弹性模量等基本力学参数随孔隙水循环次数变化的关系。同时依据受压切线模量的退化定义了损伤变量，得到应力水平比⁃损伤曲线，对混凝土损伤特性进行了研究。结果表明：①历经不同孔隙水循环后，混凝土常三轴受压峰值应力和应

3、变随循环次数的增加呈指函数增加的趋势；弹性模量随循环次数的增加呈幂函数减小趋势并逐渐趋于平缓。②历经不同孔隙水循环次数后，混凝土的损伤发展速度整体上均大于０次循环，且随着循环次数的增加损伤速度逐渐降低。③通过应力水平比⁃损伤曲线，将混凝土损伤演化过程分为３阶段：损伤起始阶段、损伤发展阶段和损伤失稳阶段，同时依据所求损伤变量数据，拟合构建了损伤随应力水平比的演化方程。④依据损伤３个发展阶段定义了损伤界点，分析了损伤界点和损伤３阶段的应力水平区间长度随不同循环孔隙水压次数的变化。分析表明，随孔隙水压循环次数的增加，损伤界点对应的应力水平先增后减。关键词：孔隙水循环次数；常三轴受压；损伤特性；损伤

4、界点中图分类号：ＴＵ５０２文献标志码：Ａ文章编号：１００９－６４０Ｘ（２０１６）０６－００８３－０７目前，关于大气自然条件下混凝土材料率效应的研究已有大量成果，众多学者不仅对混凝土的动态抗拉、抗压、弹性模量、泊松比等物理力学参数方面进行了大量试验研究，在损伤破坏机理分析方面也取得了可［１－８］［９－１０］喜成果。王海龙等对湿态混凝土中孔隙水压力对混凝土开裂、扩展和抗压强度的影响进行了讨论，认为由于孔隙水压影响，湿态混凝土的开裂应力和抗压强度比干燥混凝土有所降低，同时还利用断裂力学对［１１］不同加载速率下饱和混凝土劈拉强度变化机理进行了探讨。李庆斌等进行了混凝土在水中及三轴应力状态下的抗压强度

5、特性试验研究，得到了密封条件下，干燥和饱和混凝土的强度均随围压增加且增效明显；［１２］而不密封时，干燥混凝土强度明显降低。陈有亮等基于损伤力学基本原理建立了单轴压缩下水饱和混凝土的弹塑性损伤本构模型，并结合太沙基“有效应力原理”建立水饱和混凝土的单轴压缩损伤演化方程。胡［１３］海蛟等进行湿态混凝土单轴压缩试验研究，对自然湿度和水饱和混凝土的基本力学参数进行了详细分析。大坝、海洋平台、桥墩等结构经常在水环境中工作，由于混凝土具有毛细管－孔隙结构的特点以及水泥石的干燥收缩和温度变形而引起的微裂缝，在水压力作用下，水会渗透到混凝土孔隙中，使其处于饱和状态；自然状态下的混凝土材料也有一定含水率，孔隙

6、水以及裂隙水的存在将导致混凝土材料力学性能显著变化，这些变化会对混凝土结构的设计强度、使用年限等产生一定的影响，而关于真实水环境下混凝土的动静态损收稿日期：２０１５－１１－２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２７９０９２）；三峡大学研究生科研创新基金项目（２０１４ＣＸ０２２）；２０１４年湖北省协同创新中心研究生自主探索基金项目；三峡大学培优基金资助项目（２０１６ＰＹ０２６）作者简介：邓媛（１９９１—），女，湖北宜昌人，硕士研究生，主要从事结构工程方面的研究。Ｅ⁃ｍａｉｌ：６９０１７４０９９＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：彭刚（Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｇｐｅｎｇ１５８＠１２６．ｃｏｍ）８４水利水运工程学

7、报２０１６年１２月伤特性研究相对较少，且在水环境对混凝土的动态性能影响机理研究方面并未达成共识。由此，本文进行了历经不同孔隙水压次数后，混凝土中低应变速率下的常三轴压缩试验，以对其损伤破坏机理进行研究，为复杂应力状态下水环境中混凝土结构动态特性的研究奠定一定基础。１试验过程１?１试验设备试验所用设备为三峡大学１０ＭＮ大型多功能液压伺服静动力三轴仪。该设备主要由控制系统、伺服系统控制箱、加载框架系统、液压油泵、