三向受压混凝土的动态特性及强度准则研究

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混凝土作为水利工程建设中应用最广泛的建筑材料,研究其在复杂应力状态下的动态特性对于评价混凝土建筑物和构筑物的安全性和稳定性有着重要的意义。本文开展了不同定侧压比、不同初始应力下的混凝土动、静态真三轴抗压试验,研究了混凝土动、静态加载下的力学特性和复杂应力状态下的破坏机理,同时建立了考虑应变速率与Lord角的动、静态八面体应力空间破坏准则,主要结论如下。1)通过对混凝土进行不同初始应力(4.5 MPa、6 MPa、9 MPa、12 MPa)下、不同定侧压比(1:1、2:1、3:1、4:1)的真三轴静态抗压试验,分析了混凝土受不同侧压比影响的应力-应变全曲线、峰值应力及弹性模量的变化规律及其原因。结果表明,定侧压真三轴静态加载时,侧压力越大,混凝土压密实段越长,应力-应变全曲线下降段越平缓;峰值应力随侧压力的增大而增大;弹性模量随侧压力的增大先增大后减小。2)通过进行不同应变速率(10-5/s、10-4/s、10-3/s、10-2/s)下混凝土不同定侧压比(1:1、2:1、3:1、4:1)的动态真三轴抗压试验,研究了混凝土在动态抗压下的应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量以及吸能能力的变化规律及其影响原因。结果表明,定侧压真三轴动态加载时,随着应变速率的增加,混凝土应力-应变全曲线到达峰值点后下降更加迅速,且速率效应作用增加了混凝土压密实阶段的长度;混凝土真三轴抗压峰值应力随应变速率的增加呈二次曲线增长趋势,峰值应变和吸能能力随着应变速率的增大逐渐减小,弹性模量随应变速率的影响先增大后减小。3)通过对混凝土真三轴动、静态力学特性结果分析,揭示了混凝土三轴受压破坏机理。结果表明:混凝土真三轴强度值?1/?3=0.6~1.2时破坏面主要为斜剪破坏,且在破坏过程中,两个侧压面逐渐从压缩破坏转变成受拉破坏,受应变速率增大的影响,混凝土应力值最小的主应力面受拉破坏更加明显;建立动态过-王强度准则表达式,进一步证明混凝土真三轴抗压试验破坏过程。4)基于试验结果,建立了综合考虑Lord角和应变速率影响的八面体应力空间破坏准则统一表达式,并对该破坏准则进行了验证。
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