【正文】 圖 C48 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 21 圖 C49 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C50 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 圍壓 5MPa 時(shí) C21~C50 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線全圖 從圍壓為 5MPa 混凝土假三軸抗壓試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以看出以下兩點(diǎn)規(guī)律。 單軸抗壓強(qiáng)度 不僅是決定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的唯一依據(jù)，還是確定 最基本、最重要的 力學(xué)特性 指標(biāo) ，如 初 17 始 彈性模量 （ E0） 、峰值軸向應(yīng)變 （ εpeak） 、 切線泊松比 （ ν） 、延性指數(shù)、破壞形態(tài)、多軸強(qiáng)度和變形等的特征和數(shù)值的最主要因素和參數(shù)。 混凝土的割線模量 對(duì)于這個(gè)變形模量，規(guī)范及許多學(xué)者 已 給出了 很 明確的概念 [68]。 混凝土的彈性模量 此處所說的混凝土的彈性模量 實(shí)質(zhì)上是混凝土的初始彈性模量，它與混凝土彈性模量在數(shù)值上近似相等。這 時(shí) 的峰值應(yīng)力 σpeak 就 作為混凝土 的 抗壓強(qiáng)度 ?c， ， 峰值應(yīng)力 σpeak 對(duì)應(yīng)的 應(yīng)變稱為峰值軸向應(yīng)變 εpeak。 混凝土 試樣 單軸受壓的應(yīng)力 應(yīng)變 本構(gòu) 關(guān)系 對(duì) 研究混凝土結(jié)構(gòu)的 抗壓 強(qiáng)度和 受力變形 都是很重要的依據(jù) ， 同時(shí)也 是 二軸及三 軸混凝 應(yīng)力 應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系 研究的基礎(chǔ)。本試驗(yàn)所采用的混凝土試 樣 直徑為 Φ50mm，其高度為 100mm， 直徑 與高度之比為 [5]?；炷恋膹?qiáng)度 等級(jí) 和 自身 變形性能是設(shè)計(jì) 和分析 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ) 。 該實(shí)驗(yàn)機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)如下： 1）三軸實(shí)驗(yàn)機(jī) （ 1） 最大圍壓： 600bar； （ 2） 最高操作溫度： 90℃ ； （ 3） 偏壓室承受最大壓力： 1000bar； 2 個(gè) LVDT 傳感器和 1 個(gè) 環(huán) 向位移傳感器用于測(cè)量試樣的實(shí)際變形。 水箱內(nèi)有足夠的空間確保 每塊 混凝土放置的位置間隔 2~3cm。1mm?；炷?拌合用水則采用瑞康牌純凈水滿足 規(guī)范要求 [4]。 最終 砂率的選取 按表 進(jìn)行調(diào)整后取值 。 配制強(qiáng)度按下式計(jì)算： ?cu， 0≥?cu， k+ （ ） 式中： ?cu， 0 為 混凝土配制強(qiáng)度（ MPa）； ?cu， k 為 混凝土 試驗(yàn)塊 抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，這里取設(shè)計(jì) 泵送 混凝土強(qiáng)度等級(jí)值（ MPa）； 2 σ 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（ MPa）， C21～ C45 取 ， C45～ C50 取 。 1 2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作 實(shí)驗(yàn)試樣的制作 本試驗(yàn) 所 涉及 的混凝土配合比參考了 中華人民共和國(guó) 混凝土配合比 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) [2]中有關(guān) 計(jì)算混凝土配合比 的相關(guān)內(nèi)容， 本試驗(yàn)自主 設(shè)計(jì)出了規(guī)范內(nèi)所不包含的 其他二十四種混凝土配合比 。 本試驗(yàn)所用混凝土標(biāo)號(hào)有 C2 C2 C2 C2 C2 C2 C2 C2 C2C C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C C4 C4 C4 C4C4 C4 C4 C4 C49 及 C50 等 30 種強(qiáng)度。 本試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的 混凝土 水泥和 水泥 用量（ mc）按下式計(jì)算： mc= mw / ( W / B ) （ ） 規(guī)范中要求混凝土 坍落度大于 60mm 時(shí) 的砂率，坍落度增大 20mm、砂率增大 1%的幅度予以調(diào)整。 表 混凝土各材料使用質(zhì)量 混凝土標(biāo)號(hào) 水泥標(biāo)號(hào) 水泥（ kg） 砂率（ %） 砂（ kg） 小石（ kg） 中石（ kg） 水（ kg） C21 39% C22 C23 C24 4 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34 C35 38% C36 C37 C38 C39 C40 C41 C42 C43 C44 C45 C46 C47 C48 C49 C50 試樣制備 水泥和水 試驗(yàn)中 C21~C29 強(qiáng)度等級(jí)的 混凝土 采 用 中國(guó)湖北省黃石市生產(chǎn)的 華新牌 復(fù)合硅酸鹽水泥 （ GB17520xx XK2320103374） ； C30~C50 強(qiáng)度等級(jí)的 混凝土 則 用 中國(guó)湖北省赤壁市生產(chǎn)的 華新牌 普通硅酸鹽水泥 （ GB17520xx XK0800100037） 。%，且小于 177。2℃ 。是一套多功能的精密儀器設(shè)備，可用于巖石和混凝土等材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)可應(yīng)用于土木工程、水電、石油和地礦等測(cè)試領(lǐng)域，可以完成的試驗(yàn)包括： （ 1） 常規(guī)的巖石（混凝土）力學(xué)試驗(yàn)； （ 2） 單軸壓試驗(yàn)； （ 3） 排水或不排水靜水壓力壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)； （ 4） 巖石力學(xué)和常規(guī)滲透試驗(yàn)； （ 5） 巖石力學(xué) 化學(xué)耦合試驗(yàn)； （ 6） 三軸壓縮條件下的滲透試驗(yàn)； （ 7） 巖石力學(xué)流變?cè)囼?yàn)； （ 8） 靜水壓力壓縮流變 試驗(yàn)； （ 9） 單軸和三軸壓縮流變?cè)囼?yàn)； （ 10） 溫度條件下的巖石力學(xué)試驗(yàn)和巖石力學(xué) 化學(xué)耦合試驗(yàn)； TOP INDUSTRIE自適應(yīng)全自動(dòng)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)采用 3臺(tái)壓力 /體積控制高壓液壓泵分別用于控制軸向應(yīng)力（偏應(yīng)力），徑向應(yīng)力（圍壓）和孔隙壓力（反壓）。 9 3 試驗(yàn) 結(jié)論 及 數(shù)據(jù)分析 鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)完全不同的材料構(gòu)成了 樁基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)，它們共同承擔(dān)和傳遞 來(lái)至 上部 建筑物或構(gòu)筑物施加 的荷載 。 規(guī)范上 所采用的圓柱體試塊尺寸 一般為 Φ100X200mm、Φ150X300mm、 Φ200X400mm 三種 ， 其高度是直徑的 2 倍 [3]。 大量試驗(yàn)研究指出混凝土試樣的 尺寸越小， 其 測(cè)得的強(qiáng)度值越高 ； 加載速度對(duì)混凝土試 樣 強(qiáng)度也有影響，加載速度 越 快，測(cè)得的強(qiáng)度值越高 ；混凝土 成型后的齡期及混凝土 試樣 所處環(huán)境 對(duì) 混凝土 試樣 的強(qiáng)度 也有一定的影響 ，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度開始較快，后來(lái)逐漸變慢 。 雖然在 這一階段的應(yīng)力 值變化 不大， 但是 裂縫發(fā)展迅速，變形速度加快。視模量的關(guān)系式將在下面給出。在混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線的上升段，切線模量為正值 。 樁身混凝土 圍壓為 0MPa 時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 圍壓為 0MPa 時(shí)混凝土試驗(yàn)應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線圖如下： 圖 C21 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C22 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 13 圖 C23 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C24 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C25 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C26 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C27 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C28 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C29 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C30 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 14 圖 C31 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C32 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C33 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C34 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C35 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C36 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C37 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C38 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 15 圖 C39 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C40 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C41 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C42 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C43 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C44 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C45 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C46 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 16 圖 C47 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C48 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 C49 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲 線 圖 C50 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 圖 圍壓 0MPa 時(shí) C21~C50 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線全圖 當(dāng)圍壓為 0MPa 時(shí)的混凝土試驗(yàn)也就是混凝土單軸壓縮試驗(yàn)。 混凝土圍壓 越大，其強(qiáng)度提高越顯著。 相比圍壓為 0MPa 時(shí) 彈性模量（ E0）降低 了 ~、切線泊松比 降低了~。 在整個(gè)試驗(yàn)過程中，混凝土試件體積先呈減小趨勢(shì)后呈增大趨勢(shì)，在 10MPa 圍壓情 況下，最小體積處應(yīng)力與峰值應(yīng)力非常接近 [820]。 Kuhlemeyer[23]對(duì)土體模型進(jìn)行了討論，給出了樁基縱向振動(dòng)復(fù)剛度，并將所得到的解析結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果做了對(duì)比。 Poulos 和 Davis 研究了土體的屈服、土體的有限深度和非均勻土層對(duì)樁基力學(xué)特性的影響。程昌鈞等將樁 土系統(tǒng)看成一個(gè)嵌入樁基的黏彈性半空間，在空間柱坐標(biāo)系中建立了非線性樁 土相互作用的數(shù)學(xué)模型，并在頻域內(nèi)研究了水平振動(dòng)下樁基的非線性動(dòng)力學(xué)特性，考察了參數(shù)對(duì)樁基動(dòng)力學(xué)特性的影響。 Zeng 和 Rjapakse 首先在頻域內(nèi)研究了飽和土垂直受載單樁的動(dòng)力影響，王建華等研究了土體固結(jié)和流變對(duì)垂直振動(dòng)樁的影響，李強(qiáng)等給出了飽和土中樁基縱向振動(dòng)負(fù)阻抗的解析解， Jin 等、陸建飛和王建華、陸建飛研究了飽和土中單樁水平運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力行為，楊軍等給出了飽和土中水平振動(dòng)樁輻射阻尼的一個(gè)簡(jiǎn)化算法。黃茂松等采用廣義動(dòng)力 Winkler 模型模擬了樁 土間的動(dòng)力相互作用，并采用傳遞矩陣法考慮了土體的分層特性，研究了層狀地基中群樁的水平振動(dòng)特性。一般要求，由 PY 曲線法求得的樁基變位或內(nèi)力應(yīng)同彈性力學(xué)方法求得的結(jié)果相協(xié)調(diào)，還應(yīng)使地基反力系數(shù)法所用的地基反力系數(shù)同由 PY 曲線求得的土模量一致。由于 PochtKochPoulos 綜合法理論性強(qiáng)，因而不失為一種計(jì)算 群樁力學(xué)特性的方法。 Buteerfield 和 Banerjee 應(yīng)用Mindlin 基本解建立了彈性土體的邊界積分方程，并應(yīng)用邊界元求解了樁 土相互作用的問題。趙振東等分析了樁頭作用有側(cè)向脈沖動(dòng)荷載時(shí)樁 土體系的非線性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，采用了一個(gè)三維顯式有限元程序 DYNA3D 來(lái)計(jì)算單樁的動(dòng)力響應(yīng)。近年來(lái)，有人應(yīng)用 邊界元 有限元耦合法，邊界元 差分耦合法，有限元 無(wú)限元耦合法等聯(lián)合求解了樁 土相互作用問題。 近幾年來(lái)， 國(guó)內(nèi)外就結(jié)構(gòu) 地基相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響已進(jìn)行了多方面的研究，尤其是大型離心機(jī)試驗(yàn)和模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)得到了較多的應(yīng)用。由于 Loma Prieta 地震和 Kobe 地震中樁基的大量破壞進(jìn)一步促進(jìn)了動(dòng)力相互作用的試驗(yàn)研究，不僅注重對(duì)試驗(yàn)裝置和模型相似比的研究，而且越來(lái)越多地將試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果進(jìn)行比較檢驗(yàn)理論分析中性參數(shù)選取的合理性。他們同時(shí)通過可液化土中單樁地震響應(yīng)的離心機(jī)動(dòng)力模型試驗(yàn)，觀測(cè)了飽和砂土中單樁 結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震中的反應(yīng)，并通過數(shù)值方法導(dǎo)出了樁 土水平相對(duì)位移和側(cè)向土阻力的演變。 新本構(gòu) 模型 的闡述 模型 概念 本文采用一種新 的 本構(gòu) 模型 ，此 模型 是由盧應(yīng)發(fā)教授 在大量的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)基礎(chǔ)上首先提出來(lái)的。圖中 豎直虛線表示ⅰ型和ⅱ型 的分界線而水平虛線表示 ⅰ型和ⅲ型的分界線 。對(duì)于密實(shí)的砂土或超壓密的黏土，由于剪脹性及應(yīng)變軟化結(jié)的果，剪應(yīng)力出現(xiàn)峰值。在曲線任一點(diǎn)的切線模量為 ?σ / ?ε = [ E ( 1 + ε2 / S)(ρ1) + E ( 1 + 2ρ ) (1 + ε2 / S )( ρ1) ε2 ] / S () 即當(dāng)ε =0 時(shí)，該點(diǎn)的切線模量等于 E0，當(dāng) ε→∞時(shí)，其切線模量等于 0。 基于以上假設(shè)與公式，某段樁身的變形量可以由線應(yīng)變公式推導(dǎo)得出，某段樁身的變形量 Δ’pf 可表示為： Δ’pf = ε hi