塑性混凝土強(qiáng)度和變形性能及其計(jì)算方法.pdf

1、本文是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“復(fù)雜條件下高性能塑性混凝土力學(xué)和滲透性能”(50979100)和973前期專項(xiàng)“高性能塑性混凝土材料及其防滲墻結(jié)構(gòu)”(2010CB635118)的主要內(nèi)容之一。通過(guò)17組配合比共462個(gè)塑性混凝土試件的劈拉強(qiáng)度與變形試驗(yàn)、彎拉強(qiáng)度與變形試驗(yàn)、單軸壓縮試驗(yàn)、雙軸壓縮試驗(yàn)、常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)和真三軸壓縮試驗(yàn)，結(jié)合強(qiáng)度理論和損傷理論，系統(tǒng)研究了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量、硅灰摻量、不同應(yīng)力狀態(tài)和加載路徑等對(duì)塑性混

2、凝土強(qiáng)度與變形性能的影響。主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)16組配合比共48個(gè)150mm×150mm×150mm塑性混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試件的劈拉強(qiáng)度與變形試驗(yàn)，量測(cè)了加載過(guò)程中試件的荷載和橫向變形，分析了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量對(duì)塑性混凝土劈拉強(qiáng)度、橫向變形、峰前和峰后耗能的影響，提出了考慮纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量影響的塑性混凝土劈拉強(qiáng)度、橫向變形、峰前和峰后荷載-橫向變形曲線面積的計(jì)算方法，建立了望性

3、混凝土劈拉荷載-橫向變形曲線方程。
　　(2)通過(guò)16組配合比共48個(gè)100mm×100mm×400mm塑性混凝土四點(diǎn)彎曲小梁試件的彎拉強(qiáng)度與變形試驗(yàn)，量測(cè)了加載過(guò)程中試件的荷載和撓度，分析了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量對(duì)塑性混凝土彎拉強(qiáng)度、峰值撓度、峰值割線模量和荷載-撓度曲線下包面積的影響，提出了考慮纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量影響的塑性混凝土彎拉強(qiáng)度、峰值撓度及韌性的計(jì)算方法，建立了塑性混凝土彎拉荷載

4、-撓度曲線方程
　　(3)通過(guò)17組配合比共51個(gè)150mm×150mm×300mm塑性混凝土棱柱體試件的單向壓縮試驗(yàn)，量測(cè)了加載過(guò)程中的豎向荷載和豎向變形，分析了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量對(duì)塑性混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的影響;通過(guò)對(duì)塑性混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的上升段參數(shù)、下降段參數(shù)、彈性模量、峰值應(yīng)變、極限應(yīng)變及加載過(guò)程中試件吸收能量的統(tǒng)計(jì)分析，提出了上述參數(shù)的計(jì)算模型或取值方法，結(jié)合損傷理論，建

5、立了塑性混凝土單向受壓損傷本構(gòu)模型。
　　(4)通過(guò)5組配合比共75個(gè)150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方體試件在5種加載路徑下的雙軸壓縮試驗(yàn)，量測(cè)了塑性混凝土的雙向應(yīng)力和變形，研究了塑性混凝土雙軸受壓破壞形態(tài)、雙軸強(qiáng)度隨加載路徑的變化規(guī)律，建立了塑性混凝土雙軸強(qiáng)度包線方程和Kupfer-Gestler強(qiáng)度計(jì)算模型;基于八面體應(yīng)力空間分析了塑性混凝土八面體剪應(yīng)力-應(yīng)變、正應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的特征，建立了塑性混凝土雙軸八

6、面體應(yīng)力空間的雙參數(shù)、三參數(shù)及考慮加載路徑影響的破壞準(zhǔn)則、剪應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型和正應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型。
　　(5)通過(guò)4種圍壓和3種圍壓比值的5組配合比共105個(gè)150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方體試件的常規(guī)三軸試驗(yàn)，研究了塑性混凝土常規(guī)三軸性能與強(qiáng)度計(jì)算模型。結(jié)果表明:第一主應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線包括初始反彎段、直線段、曲線段和直線平臺(tái)段，其中的初始段有明顯彈性特征，直線段之后的塑性混凝土塑性變形較大。對(duì)于相同配合比的塑

7、性混凝土，隨圍壓增加或圍壓比值的增加，塑性混凝土常規(guī)三軸強(qiáng)度、上升段斜率、峰值應(yīng)變、極限應(yīng)變均有增大的趨勢(shì);塑性混凝土常規(guī)三軸強(qiáng)度是其立方體抗壓強(qiáng)度的2～6倍;在固定圍壓比值下的塑性混凝土粘聚力比固定圍壓下有所增加，內(nèi)摩擦角有所減小。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論和摩爾庫(kù)倫準(zhǔn)則，建立了考慮圍壓、試件形狀和加載路徑影響的常規(guī)三軸強(qiáng)度計(jì)算模型。
　　(6)通過(guò)9種加載路徑下5組配合比共135個(gè)150mm×150mm×150

8、mm塑性混凝土立方體試件的真三軸試驗(yàn)，研究了塑性混凝土真三軸受壓性能與破壞準(zhǔn)則。結(jié)果表明:真三軸應(yīng)力下的塑性混凝土第一主應(yīng)力與第一主應(yīng)變關(guān)系曲線與常規(guī)三軸相似。當(dāng)?shù)诙?、第三主?yīng)力較小時(shí)，塑性混凝土試件破壞形態(tài)與單軸抗壓相似，較大時(shí)試件破壞呈現(xiàn)八字形斜裂縫;第一主應(yīng)力隨第二、第三主應(yīng)力的增加而增大，且對(duì)第三主應(yīng)力的變化較為敏感;對(duì)于同一配合比的塑性混凝土，固定第二主應(yīng)力、變化第三主應(yīng)力時(shí)的粘聚力和內(nèi)摩擦角分別是第二主應(yīng)力和第三主應(yīng)力按一定