主要因素的影响

第2章主要因素的影响混凝土的基本力学性能是：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验测定。工程混凝土影响因素众多，主要有：⑴荷载的重复加卸载作用；⑵构件截面的非均匀受力；⑶非28天龄期加载；⑷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，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所有的结构工程，在使用期间都承受各种活荷载随机地或有规律地多次重复加卸载作用，结构中混凝土必有相应的应力重复作用。这种受力状态显然不同于前述的标准试件一次单调加载、直至破坏的试验状况。为了研究混凝土在应力重复作用下的强度和变形性能，已经进行过多种形式的重复荷载试验。虽然这些试验不可能模拟实际结构中混凝土的全部重复加卸载过程，但是可以从典型的试验结果中得到其一般性的规律和重要的结论。2.1.16种压应力重复加卸载试验介绍过镇海、张秀勤在文献中介绍了6种压应力重复加卸载试验，测得的混凝土受压应力—应变全曲线：⑴单调加载(a)⑵等应变增量的重复完全加卸载(b)2.1.16种压应力重复加卸载试验介绍⑶等应变增量的重复加卸载，但卸载至卸载前应力的一半时，立即再加载(c)⑷等应力循环加卸载(d)⑸等应变循环加卸载(e)⑹沿首次卸载曲线的循环加卸载(f)

EV-包络线CM-共同点轨迹线2.1.2重要现象和一般规律1、包络线(EV)

沿着重复荷载下混凝土应力-应变曲线的外轮廓描绘所得的光滑曲线称为包络线（EV）。各种重复荷载(b-f)下的包络线都与单调加载的全曲线(a)十分接近。包络线上的峰点给出的棱柱体抗压强度和峰值应变也与单调加载的相应值(fc，εp)无明显差别。2、裂缝和破坏过程

所有试件都是在超过峰值应力后、总应变达（1.5～3.0)×10-6时出现第一条可见裂缝。裂缝细而短，平行于压应力方向。继续加卸载，相继出现多条纵向短裂缝。若荷载重复加卸多次，则总应变值并不增大，裂缝无明显发展。当试件的总应变达(3～5)×10-3时，相邻裂缝延伸并连接，形成贯通的斜向裂缝。应变再增大，斜裂缝的破坏带逐渐加宽，仍保有少量残余承载力。这一过程也与试件一次单调加载的现象相同。3、卸载曲线

从受压应力-应变全曲线或包络线上的任一点（σu，εu）卸载至应力为零，得完全卸载曲线。每次卸载至零后，混凝土有残余应变εres它随卸载应变(εu)而增大，多次重复加卸载，残余应变又有所加大。每次卸载刚开始时，试件应力下降很快，而应变恢复很少。随着应力值的减小，变形的恢复才逐渐加快。当应力降至卸载时应力（σu

）的约20%-30％以下，变形恢复最快。这是恢复变形滞后现象，主要原因是试件中存在的纵向裂缝在高压应力下不可能恢复。故卸载时应变（εu

）越大，裂缝开展越充分，恢复变形滞后现象越严重。◆若再加载起点的应变较大，其上端应变εrel/εp>1.0，即与包络线的下降段相切。由于切点的斜率小于零，再加载曲线的上升段在应力较低处有一拐点，后又出现一个极大值（峰点）和一小节下降段．而且，起点应变（εres）越大，曲线的变化幅度越大。4、再加载曲线

从应力为零的任一应变值（εres，0)开始再加载，直至与包络线相切、重合(εrel,σrel)，为再加载曲线。再加载曲线有两种不同的形状：◆当再加载起点的应变很小(εres/εp<0.2)时，其上端应变εrel/εp<1.0，即与包络线的上升段相切，曲线上无拐点，斜率单调减小，至切点处斜率仍大于零；只有当曲线超过共同点(CM,共同点轨迹线）后，纵向应变加速增长时，横向应变才开始增大。这些现象显然也是纵向裂缝的发展和滞后恢复所致。5、横向应变（ε’）重复荷载作用下，试件横向应变的变化如图。

开始加载阶段，横向应变很小。当应力接近棱柱体强度fc时，横向应变才明显加快增长。卸载时，纵向应变能恢复一部分，而横向应变几乎没有恢复，保持常值。再加载时，纵向应变即时增大，而横向应变仍保持常值。当试件应变很大（ε＞4×10-6），卸载时横向应变才有少许恢复。一次加卸载循环在ε’-ε曲线上形成一个很扁的菱形封闭环。重复荷载(b)和单调加载(a)试验对比，试件在相同纵向应变(ε)时对应的横向应变（ε’）值接近，且总体变化规律一致。分析各种重复荷载下的共同点轨迹线，显然与相应的包络线或单调加载全曲线的形状相似，经计算对比给出前者与后两者的相似比值为Kc＝0.86～0.93平均为0.89其中重复荷载c的相似比值偏大，约为0.91。6、共同点轨迹线(CM)在重复荷载试验中，从包络线上任一点卸载后再加载，其交点称共同点。将多次加卸载所得的共同点，用光滑曲线依次相连，即为共同点轨迹线，用CM表示。观察各试验曲线可发现。再加载曲线过了共同点以后斜率显著减小，也即试件的纵向应变超过原卸载应变（εu）而迅速增长，横向应变也突然增大。这表明已有纵向裂缝的扩张，或产生新的裂缝，损伤积累加大。7、稳定点轨迹线(ST)重复荷载试验(e,f)中，在预定应变值下经过多次加卸载，混凝土的应力（承载力）不再下降，残余应变不再加大，卸载—再加载曲线成为一稳定的闭合环，环的上端称稳定点。将各次循环所得的稳定点连以光滑曲线，即为稳定点轨迹线，以ST表示。这也就是混凝土低周疲劳的极限包线。达到稳定点所需的荷载循环次数，取决于卸载时的应变。经统计，在应力-应变曲线上升段以内，一般约需3-4次；在下降段内则需6～9次，才能达到稳定点。经观察和对比，稳定点轨迹线的形状也与相应的包络线或单调加载全曲线的相似。它们之间的相似比值为：Ks=0.70～0.80平均为0.75se0.5fc5~10次εceεcp弹性模量测定方法在进穴行钢塞筋混内凝土俗结构驶的抗众震或症其它喷受力壮状态享下的剖非线予性分屿析时悬，需老要应鱼用混仍凝土晌在荷顷载加凝卸和怨重复样作用煌下的月应力-应变回关系坦，包绸括包飞络线袭、卸长载和垒再加终载曲需线等却的方盲程，剥可采橡用过镇殖海、垫张秀巷勤或文花献朽建议择的计色算公奋式，侨前者陷给出趋的结奴果与烤试验灭曲线枝符合延更好撕。但是晃必须柄说明来，上青述都哄是混偏凝土热试件笼在短出时间牢（数喇小时娃）内诊进行类加卸幕载试桑验的务结果毙，其邪数据芝和规悠律对播于长寒期加糊、卸铅荷载撑的情培况，昂当然凑会有英所变丝式化。2.窝2偏照心受搜压雀（馋非均道匀受脂压）2.普2.榴1试孩验方异法应变藏梯度墙对混铃凝土半的强吹度和证变形暮性能具的影追响，盛国内护外设面计了酱多种桥棱柱捉体的宏偏心描受压挺试验侮加以遭研究俩。试唇验按恭照控孝制截厘面应博变方璃法的触不同贩分作兰三类1.顽等偏斩心距速试验岩(e0=c胡on蚊st炮)按预港定偏尊心距娱确定粪荷载滨位置馆，一净次加守载直纪至试坦件破绵坏为罪止。怀试件触的截掌面应夸变随隐荷载孔的增踢大而疫变化榨，应办变梯哀度逐病渐增吼大，惑中和秃轴因合混凝撇土受朵压的恐塑性挖变形少等原司因而慨向荷售载方董向有喜少量航移动歼。3.扒等应泄变梯剪度加军载（独ε1-ε2=c然on歇st必）试件巧由试延验机专施加糖轴力膏N，吗在横推向有优千斤使顶施李加弯对矩M罪。试敬验时奇按预散定应剂变梯陵度同师时控湖制N伏和M侍，使绝截面猛应变头平行催地增防大，悠应变纱梯度坡保持稀为一传常值英。2.积全截弓面受浩压，猴一侧削应变村为零市（ε2≡o亦)截面桨中心赔的主预要压踏力(掘N1）由街试验串机施越加。烧偏心泛压力早（N2）由姨液压堡千斤诱顶施它加，隙数值浊可调抢，使乘一侧愁应变暗为零桂。截膏面应具变分朋布始毛终成历三角恳形，袄但应亮变梯尽度渐晴增。2.安2.奶2主词要试尊验结骆果1.锻极限看承载吧力（损Np）和帜相应存的最谱大应产变(煮ε1p)试件编破坏喇时的骄极限曲承载液力随第荷载敲偏心律距（狗eo）的销增大覆而降下低，粉但是有均明灿显高摆出按以线性最应力晌图（弹茎性）葬计算沉的承讯载力盖：表明件混凝篮土塑宰性变储形产朋生的藏截面功非线喊性应宴力分饿布，社有利胳于承目载力渴的提就高。在极盐限荷育载下谷，试件萍截面签的最大吧压应堡变(蔬ε1p)达贫3.录0～仙3.叶5×10-3，随偏拆心距棵的变伸化并踩不大景。此应牲变值小显著喷大于厨混凝月土轴刊心受专压的千峰值气应变抄εp，说跨明试躬件此沙时的伏最外鹿纤维符已进礼入应皆力-应变舅曲线践的下曾降段便。2.杂破坏估形态⑴混致凝土蜡棱柱禾体中扶心受阔压的驱破坏浆过程锅和形砍态如青前述侵。⑵偏隙心距劲较小滑(e0<0泼.枕15揭h)尘的试暴件当荷愧载达盐(0千.存9～白1.弱0投）Np时，抱首先烈在最弃大受暴压区能出现患纵向鬼裂缝篮①。众荷载布超过弹峰值郊从进炉入下弄降段理后，临纵向竟裂缝抗不断巨延伸誉和扩原展，害并出权现新否的裂插缝，铁形成派一个擦三角此形裂设缝区后②。零另一闯侧若届是受锐拉，保将出饱现横皂向受耐拉裂柴缝③仇。对危试件覆继续介加载线，在岁受压时裂缝能区的转上部扩和下属部出肝现斜演向主罚裂缝警。横案向拉残裂缝反的延州伸，世减小庆了压亮区面滋积，镜当和嫌压区催裂缝攻汇合燃后，剂试件羊的上旧、下星部发祸生相经对转想动和肃滑移课，最叼后的锅破坏射形态牧如图摊。①②③⑶偏流心距脏较大津（eo>0卵.单2h垦)的栏试件一开诸始加猫载，科截面父上就嘴有拉乞应力貌区。奖当拉常应变犯超过牲混凝恶土的栗极限聚值，归试件缺首先灶出现横向店拉裂倘缝①。并随珍荷载拨的增难大而席向压豆区延杨伸。墓接近魄极限车荷载夺时，靠近屑最大特受压导侧出涛现纵念向裂华缝②。荷载坑进入拆下降限段后色，横稠向拉景裂缝石继续绝扩张躬和延扇伸，应纵向瓶受压醒裂缝盏也有号较大气扩展型。最若终，试件因因压令区面欣积缩炮小，陵破裂冬加剧蛾，也训发生证上、葵下部泽的相冈对转下动和翻滑移掘而破牺坏。所有肚试件欠的三氧角形斤受压盾破坏棕区，蜂纵向浇长度烂约为困横向践宽度捆的2院倍。坝压碎舞区的蒸长度舟和面逼（体傲）积躁均随浊偏心舟距的可增大迫、截爷面压愚区高拘度的谢减小呜而逐亩渐减旱小。①②⑴⑵⑶3.垃截面那应变试验理中量战测的杰荷载旬与截覆面外眼侧应信变（妨ε1，ε2)的松全曲精线如啦图。荷载宵一侧垫压应餐变ε1的全艘曲线驻与轴伸压试条件的远应力蚊-应施变全满曲线栏形状拜相同钉。荷稳载对葱侧应菌变ε2的变锁化则以随试颗件的轧偏心面距而脚异。e0<0耻.张15啊h的搁试件沫ε2由开辈始加令载时很的压杜应变扑逐渐辽转为凉拉应猪变；和而e0>0矮.柴2h把的试故件ε2自始优至终或为受篮拉，被其全丽曲线瓶形状呼也与犹轴心续受压武应力-应变湾全曲耍线相插似。试验唱过程饭中，缺沿截愉面高剩度布浑置变雾形传宣感器回量测木到试端件的下平均俱应变恳，可顷绘制橡各级婚荷载缴作用严下的虹截面昏应变拢分布杀图。几乎容所有泪的试然验结县果都享证明必，无抽论荷眯载偏矛心距嫌的大栏小、矮截面淡上是俩否有到受拉薪区，腿从开肢始加馅载直碌至试露件破胜坏，截面奋平均颠应变份都符判合平敢截面杯变形传的条庄件。4.宁中和骡轴位吃置的贞变化由截像面应晚变分讽布图悦很容想易确伞定偏北心受役压试拼件的池中和阳轴位棋置。易刚开壶始加耗载，祥混凝以土的浩应力鱼很低个时，午截面纽奉中和贤轴位错置接才近于川弹性波计算始的结滨果：荷载导增大聋(e0=c怨on页st烘)后解，混墨凝土晌的塑均性变那形和局微裂顷缝逐臂渐发障展，肢截面飞应力承发生蚀非线允性重饿分布例，中妈和轴矿向荷奸载一终侧慢傻慢地绕漂移违，压猛区面绸积减锋小。艇至极县限荷六载Np时，怒中和枣轴移践动的暮距离蚀可达薄(0闭.灰25吹～0仰.朴4)绳h。2.似2.关3应硬力-奖应变棉关系在混池凝土瓜棱柱察体的败偏心盒受压跪试验很中，旧虽然捐可以伟准确纷地确畜定荷现载的鼠数值龟和位工置，遇并量殃测到衬截面区的应距变值障和分拦布，从但由瞧于混变凝土盐应力可-应朗变的论非线冷性关藏系，脉截面工的应火力分闹布和志数值储仍不击得而病知。冶故偏心挎受压榆情况搅下的逢混凝拦土应拴力-凑应变范全曲粥线不屠能直泊接用举试验市数据降绘制。为绪了求检得混荐凝土劝的偏歼心受枯压应洋力-谅应变挪全曲煤线，朝只能患采取季一些姿假定亏，推鼠导基咽本计遇算公滥式，到并引寺人试酷验数矛据进役行大秩量的搁运算公。现秒有计辞算方百法分治两类歼：⑴增购量方茫程计缝算法衔。将萝加载按过程伪划分弟成多快个微宫段，赚用各怕荷载搂段的俱数据姨增量粱代入贷基本回公式僵计算吉一一俗对应过的应摸力和陕应变罩关系熄，作言图相误连得棒应力挽-应球变全投曲线链；⑵给拖定全勺曲线些方程珠，拟磨合参劫数值肾。首收先选膨定合遥理的柔全曲赵线数门学方览程，习用最欢小二图乘法床作回死归分素析，谁确定绢式中沾的参资数值竹。（社两类清方法绑各有桌优缺惭点）根据暂试验醉数据挤和计宝算方铁法进淘行研听究后竹的一株致结构论是催，应力奥-应识变全坚曲线铃的形依状与觉试件月偏心贺距或监应变园梯度教无关哀，即摘偏心榜受压缸和轴乡丰心受侦压可阁采用壁相同旱的曲框线方姻程。但是罢，文舟献对藏偏心收受压销情况垫下的余混凝权土抗酬压强递度(fc,鹿e)和长相应谎峰值言应变伪(εp,东e）给默出了侨不全绩相同迹的数任值。考虑阶到这蚕些结愚果来漫自不焦同的家试验富和计惰算方握法、临试件歼混凝丈土材漏料等饿，可脱以认镜为他诸们的蹲主要随结论大基本樱一致砖。根据抱上述撤试验庸结果炒和分用析，撕过镇购海建坑议采狭用混掉凝土奶偏心券抗压侦强度缩慧（fc.川e）和从相应渐峰值滴应变呀(εp,堆e)随导偏心恒距(谁e0）而企变化爬的简影化计梢算式理论肯曲线竭和试胜验结帅果的猜比较未如图肥。按上馋式计扭算，皮轴心崇受压弦构件虏（e0=0茶)得杰1，宏受弯户构件墓(e0＝∞片)得庙1.纵2。2.期3偏隶心受刮拉和适弯曲芳受拉研究植和确女定应周变（悼力）妹梯度纤对混洲凝土移受拉懂的影筹响混凝典土偏旋心受淡拉性庄能的赞已有反试验晌研究滔较少激，且少所得勺结论兵不全向一致典:文献隶[2汉-8赤]通祸过试逼验研妹究得文出的尊结论拥是，陡偏心跪受拉掀的应它力-拐应变耐关系书与轴等心受至拉的子相同郊；文献鞋[2电-9早]则弄认为盖应变武梯度纤的存机在提群高了步混凝乱土的染受拉公峰值港应变嘱，应冤力-粒应变堂曲线讽有所纸不同臣，给寄出了嫁由直芳线段主和曲礼线段搏组成真的上前升段荡曲线母方程肚；文献套[2逃-1弊0,虏2-县11载]讨悠论了禁混凝休土弯慎曲抗淘拉强枪度详(ft,蚀f)第计算塌方法刑的改雀进；文献粮[1宿-3劫1]旷比较慎了系数统的切偏心汗受拉敏和弯虚曲试香验，口量测充了应贵力-封应变滑全曲溉线，轻给出惨混凝阔土偏富心受稠拉性戒能的升一般磨规律绍和相粒应的押计算径式。1.撤破坏犬过程不同分荷载尼偏心提距的鸣受拉怜试件惹，加浆载后碎截面侨上产项生不失均匀咏应力敞分布卖：到达挖极限亩荷载宏时，害首先梯在试哲件的栗最大敏受拉魄边出藏现裂驴缝；裂缝暮垂直屠于拉艰应力希方向宁，沿梯截面竹向另袍一侧榆延伸也，承区载力蛛逐渐缓下降遥，最葬终将研试件裳断裂绪成两材截；试件授一般禾只有逝一条歌裂缝骂，由歪初始德裂缝忆发展处为断抓裂裂狮缝；试件弊的破繁坏形薯态和比断口晚特征四与轴筛心受感拉试班件的蓬相同肾，不即同偏习心距驶试件韵也无锻区别骨。2.对极限乎抗拉阳强度类和塑们性影描响系须数试件亩破坏摆时的裕极限春拉力香Np随荷刊载偏垒心距箩eo的增男大而邮降低亡，试清验数倍据如饱图。图中问可看尼到试液验值降均高厚于按远弹（荡脆）不性材覆料计菠算的满理论灭值：但是剪，提巧高的成幅度余小于担偏心伐受压州的类笛似情阵况。侧这说眯明混党凝土搂受拉跌塑性非变形净的发商展有援限，何截面术应力若重分扭布的愁变化米较小俭。矩形毁截面信的混戏凝土吧偏心滔受拉导和受梢弯试吉件，削按照怪弹性储材料株截面浸直线圈应力箭分布稼计算嫂的最陷大拉耻应力摔，即逼为弯苦曲抗首拉强捉度ft,锦f。它尼与轴护心抗掌拉强额度的坛比值详γ，新即为应截面们抵抗宣矩塑慢性影草响系失数：偏心贺受拉受弯对于焰弹（躺脆）威性材肥料,钟γ≡咽1，仪在坐泥标上五为一仔对角退直线帮,全券部数翼据均恶在直姥线的辛上方鉴，表趋明非僻弹性疏的混绒凝土晋材料灶γ对>1若，经累回归以分析桨得：轴心粪受拉核构件辫eo=0飘,则碗γ泰=1腊；受同弯构改件eo=∞茂γ雾=裙1.炒5撤1。注事实肥上，店构件安的塑御性影迟响系列数γ舒还与善混凝柄土的皇强度菌等级洁、试胡件截葡面高批度等听有关垒。混发凝土企的强栽度等雹级越练高，圆塑性舅变形多发展傲小，悠γ值素偏低恰。当fcu=2突5.借36抵N狗/m柏m2增大架至7故4.削05城N浙/m养m2，受戒弯构扁件的乎试验舰平均伞值由菌γ=1豪.供76降为1.劈燕3矮5。偏心扯受拉受弯轴心护受拉济构件银eo=0邪,则篇γ半=1的；受邻弯构麻件eo=∞踢γ粘=塔1.养5窜1。努事实逢上，拣构件聋的塑垫