混凝土原理及设计02.1主要因素的影响

1、第第2章章 主要因素的影响主要因素的影响混凝土的基本力学性能是：混凝土的基本力学性能是：采用标准试件、按照标准采用标准试件、按照标准试验方法、在理想应力状态下进行的一次短期加载试试验方法、在理想应力状态下进行的一次短期加载试验测定。验测定。工程混凝土影响因素众多，主要有：工程混凝土影响因素众多，主要有：荷载的重复加卸载作用；荷载的重复加卸载作用；构件截面的非均匀受力；构件截面的非均匀受力；非非28天龄期加载；天龄期加载；荷载的长期持续作用等。荷载的长期持续作用等。 以上因素都对混凝土的力学性能有不同程度的影响，以上因素都对混凝土的力学性能有不同程度的影响，需要研究其变化规律，方便正确处理工程实

2、际问题。需要研究其变化规律，方便正确处理工程实际问题。2.1荷载重复加卸载作用的影响荷载重复加卸载作用的影响2.1.1 包络线包络线 沿着重复荷载下混凝沿着重复荷载下混凝土应力土应力-应变曲线的外轮应变曲线的外轮廓描绘所得的光滑曲线廓描绘所得的光滑曲线称为包络线（称为包络线（EV）。）。各各种重复荷载种重复荷载(b-f)下的包下的包络线都与单调加载的全络线都与单调加载的全曲线曲线(a)十分接近。十分接近。2.1.2 卸载与再加载曲线卸载与再加载曲线 每次卸载至零后，混凝土每次卸载至零后，混凝土有残余应变有残余应变res它随卸载应它随卸载应变变(u)而增大，多次重复加而增大，多次重复加卸载，残余

3、应变又有所加大。卸载，残余应变又有所加大。 从应力为零的任一应变从应力为零的任一应变值（值（ res ，0)开始再加载，开始再加载，直至与包络线相切、重合直至与包络线相切、重合(rel ,rel)，为再加载曲线。，为再加载曲线。 主要取决于混凝土的强主要取决于混凝土的强度等级，与加载历史无关。度等级，与加载历史无关。 共同点轨迹与包线相共同点轨迹与包线相似，偏下约似，偏下约0.9。2.1.3 共同点轨迹线共同点轨迹线(CM) 在重复荷载试验中，在重复荷载试验中，从从包络线上任一点卸载后再包络线上任一点卸载后再加载，其交点称共同点加载，其交点称共同点。2.1.4 稳定点轨迹线稳定点轨迹线(ST)

4、 即混凝土低周疲劳的极限包线。即混凝土低周疲劳的极限包线。 稳定点轨迹也与包线稳定点轨迹也与包线相似，偏下约相似，偏下约0.75。2.2应变梯度对混凝土受压性能的影响应变梯度对混凝土受压性能的影响2.2.1试验方法试验方法 1.等偏心距试验等偏心距试验(e0 =const) 2.全截面受压，一侧应变为零（全截面受压，一侧应变为零（2o) 3.等应变梯度加载（等应变梯度加载（1-2=const） 2.2.2主要试验结果主要试验结果 1.极限承载力（极限承载力（Np）和相应的最大应变）和相应的最大应变(1p) 弹性计算的承载力弹性计算的承载力 Ne 远低于试验值。远低于试验值。表明混凝土塑性变形表

5、明混凝土塑性变形产生的截面非线性应力分布，有利于承载力的提高。产生的截面非线性应力分布，有利于承载力的提高。 在极限荷载下在极限荷载下1p3.03.510-3，此应变值显著大，此应变值显著大于混凝土轴心受压的峰值应于混凝土轴心受压的峰值应变变p 。2.破坏形态破坏形态(1). 偏心距较小偏心距较小(e00. 2h)的试件的试件 一开始加载，截面上就有拉应力区。一开始加载，截面上就有拉应力区。最终受压区才显三角形受压破坏区，纵最终受压区才显三角形受压破坏区，纵向长度约为横向宽度的向长度约为横向宽度的2倍。倍。3.截面应变截面应变 截面平均应变都符合截面平均应变都符合平截面变形的条件。平截面变形的

6、条件。4.中和轴位置的变化中和轴位置的变化 中和轴较弹性理论，向荷载一侧慢慢地漂移，压区面积减小。中和轴较弹性理论，向荷载一侧慢慢地漂移，压区面积减小。至极限荷载至极限荷载Np时，中和轴移动的距离可达时，中和轴移动的距离可达(0. 250. 4)h。2.2.3应力应力-应变关系应变关系 应力应力-应变全曲线的形状与试件偏心距或应变梯度无应变全曲线的形状与试件偏心距或应变梯度无关，即偏心受压和轴心受压可采用相同的曲线方程。关，即偏心受压和轴心受压可采用相同的曲线方程。但是，文献对偏心受压情况下的混凝土抗压强度但是，文献对偏心受压情况下的混凝土抗压强度(fc,e)和和相应峰值应变相应峰值应变(p,

7、e）给出了不全相同的数值。）给出了不全相同的数值。 由于这些结果来自不同的试验和计算方法、试件混由于这些结果来自不同的试验和计算方法、试件混凝土材料等，可以认为他们的主要结论基本一致。凝土材料等，可以认为他们的主要结论基本一致。 根据上述试验结果和分析，过镇海建议采用混凝土根据上述试验结果和分析，过镇海建议采用混凝土偏心抗压强度（偏心抗压强度（fc.e）和相应峰值应变）和相应峰值应变(p,e)随偏心距随偏心距(e0）而变化的简化计算式而变化的简化计算式)/6(12 . 02 . 10,heffpepcec 理论曲线和试验结理论曲线和试验结果的比较如图。果的比较如图。 按上式计算，轴心按上式计算，轴心受压构件（受压构件（e0=0)得得1，受弯构件受弯构件(e0)得得1.2。2.3 应变梯度对混凝土受拉性能的影响应变梯度对混凝土受拉性能的影响 混凝土偏心受拉性能的已有混凝土偏心受拉性能的已有试验研究较少，且所得结论不全试验研究较少，且所得结论不全一致。一致。 与受压相似，塑性变形产生与受压相似，塑性变形产生的非线性应力分布，有利于提高的非线性应力分布，有利于提高承载力，只是幅度较小。承载力，只是幅度较小。)/6(10hebhfNte弹性值弹性值截面抵抗矩塑性影响系数：截面抵抗矩塑性影响系数：)61 (0,hebhfNfftptft回归分析回归分析