【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 30 s (MPa) e 10 3 B A C E D E點(diǎn)以后，縱向裂縫形成一斜向破壞面，此破壞面受正應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用繼續(xù)擴(kuò)展，形成一破壞帶。此時(shí)試件的強(qiáng)度由斜向破壞面上的骨料間的摩阻力提供。 隨應(yīng)變繼續(xù)發(fā)展，摩阻力和粘結(jié)力不斷下降，但即使在很大的應(yīng)變下，骨料間仍有一定摩阻力，殘余強(qiáng)度，約為 (~) fc。 由上述混凝土的破壞機(jī)理可知， 微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致橫向變形的增大。 對(duì)橫向變形加以約束 (Lateral Constraint )，就可以限制微裂縫的發(fā)展，從而可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。立方體試件受約束范圍大，而棱柱體試件中部未受約束，因此造成了不同受壓試件強(qiáng)度的差別和破壞形態(tài)的不同。 了解混凝土的破壞機(jī)理，不僅可以解釋各種不同試驗(yàn)混凝土強(qiáng)度的差別，還可以通過約束混凝土的 橫向變形 來提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。如圖采用配置螺旋箍筋形成所謂“ 約束混凝土 ”，可顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并且可以提高混凝土變形能力。 螺旋箍筋約束混凝土 螺旋箍筋約束混凝土 由螺旋箍筋約束混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變曲線可見， 當(dāng)應(yīng)力較小時(shí) ，橫向變形很小，箍筋的約束作用不明顯； 當(dāng)應(yīng)力超過 B點(diǎn)的應(yīng)力時(shí) ，由于混凝土的橫向變形開始顯著增大，側(cè)向膨脹使螺旋箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力，其反作用力使混凝土的橫向變形受到約束，從而使混凝土的 強(qiáng)度 和 變形能力 都得到提高。 “約束混凝土 (Confined Concrete)”的概念在工程中許多地方都有應(yīng)用，如螺旋箍筋柱、后張法預(yù)應(yīng)力錨具下局部受壓區(qū)域配置的鋼筋網(wǎng)或螺旋筋等。 鋼管混凝土 (Concrete Filled Tube)對(duì)內(nèi)部混凝土的約束效果更好，因此近年來在我國(guó)工程中得到許多應(yīng)用。 約束混凝土可以提高混凝土的強(qiáng)度， 但更值得注意的是可以提高混凝土的 變形能力 (Deformation Capacity)，這一點(diǎn)對(duì)于抗震結(jié)構(gòu)非常重要。 在抗震結(jié)構(gòu)對(duì)于可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，均要求加密箍筋配置來提高構(gòu)件的變形能力，達(dá)到 壞而不倒 的目的。 應(yīng)變關(guān)系 Stress strain Relationship 混凝土單軸受力時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受力全過程的重要力學(xué)特征 是分析混凝土構(gòu)件應(yīng)力、建立承載力和變形計(jì)算理論的必要依據(jù) ，也是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行非線性分析的基礎(chǔ)。 混凝土單軸受壓應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線，常采用棱柱體試件來測(cè)定。 在普通試驗(yàn)機(jī)上采用 等應(yīng)力速度 加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度 fc時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞， 只能測(cè)得應(yīng)力 應(yīng)變曲線的 上升段 (Ascending Curve)。 采用 等應(yīng)變速度 加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可以測(cè)得應(yīng)力 應(yīng)變曲線的 下降段 (Descending Curve) 。 不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 ?強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長(zhǎng)，峰值應(yīng)變也有所增大。 ?高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。 反映混凝土全部受壓力學(xué)性能，可采用混凝土應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€的形式。 若采用無量綱坐標(biāo) x=e/e0，y=s/fc，則混凝土應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€的幾何特征必須滿足 y = s / fc x = e /e011 DE① x =0 ， y =0 ， 0 d d E E x y c ? ② 0 ≤ x ≤ 1 ， 0 d d 2 2 ? x y ③ x =1 ， 0 d d ? x y ， y =1 ④ 拐點(diǎn) D ， 2 2 d d x y x d =0 ， x d ≥ 1 ⑤ 曲率最大點(diǎn) E ， 3 3 d d x y x e =0 ， x e x d ⑥ 當(dāng) x →∞ 時(shí)， y → 0 ， 0 d d ? x y ⑦ x ≥ 0 ， 0 ≤ y ≤ 1 ◆ 根據(jù)以上條件，過鎮(zhèn)海提出的應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€表達(dá)式 ??????????????1 )1(1 )2()23()(232xxxxxxaxaaxxyc?a=Ec/E0， Ec為初始彈性模量； E0為峰值點(diǎn)時(shí)的割線模量， 為滿足條件①和②，一般應(yīng)有 ≤a≤3； ?c 為下降段參數(shù) 0 204060s (MPa)eC20C40C60C80◆ Hognestad建議的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 uuccffeeeeeeeseeeeees??????????????????????????????????0000200 0 20 fc f csee0eu◆ 《 規(guī)范 》 應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 上升段： ])1(1[0nccc f ees ??? 0ee ?下降段： cc f?s ueee ??050512 ( 50)60 2 ( 50) 10 33 ( 50) 10cucuu c unfffee??? ? ?? ? ? ?? ? ? ?0 10203040506070C80C60C40C20se《 規(guī)范 》 混凝土應(yīng)力 應(yīng)變曲線參數(shù) f cu ≤ C50 C60 C70 C80 n 2 e 0 e u 影響混凝土應(yīng)力 —應(yīng)變曲線形狀的因素 : a).混凝土強(qiáng)度 b).組成材料的性質(zhì)及配合比 c).試驗(yàn)方法 : 如 :加荷速度 d).約束情況 : 如 :橫向鋼筋的約束 混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形 ? 重復(fù)加載的概念： ?特點(diǎn)： ? 在應(yīng)力較小時(shí)，經(jīng)過多次循環(huán)，累計(jì)塑性變形不再增長(zhǎng)，應(yīng)力 應(yīng)變曲線變成直線。 ? 當(dāng)加載的應(yīng)力達(dá)到某個(gè)值，經(jīng)過若干次循環(huán)后，混凝土將破壞。 ?疲勞強(qiáng)度 混凝土的疲勞強(qiáng)度由疲勞試驗(yàn)測(cè)定。采用100mm 100mm 300mm 或者 150mm 150mm 450mm的棱柱體，把棱柱體試件承受 200萬次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓應(yīng)力值稱為 混凝土的疲勞抗壓強(qiáng)度 ffc。 ? 影響因素 施加荷載時(shí)的應(yīng)力大小是影響應(yīng)力 應(yīng)變曲線不同的發(fā)展和變化的關(guān)鍵因素，即混凝土的疲勞強(qiáng)度與重復(fù)作用時(shí)應(yīng)力變化的幅度有關(guān)。 在相同的重復(fù)次數(shù)下，疲勞強(qiáng)度隨著疲勞應(yīng)力比值的增大而增大 。 混凝土的彈性模量 Modulus of Elasticity seE c = tan ?原點(diǎn)切線模量 Initial Modulus 0??sesddEcseE c?= tan ??割線模量 Secant Modulus es??cEseE c = tan ?切線模量 Tangent Modulus esddEc ???eel ◆ 彈性模量測(cè)定方法 se fc5~10 次 5210 ( N / m m )ccuEf??cccE se?◆ 取 10次加載循環(huán)后應(yīng)力差與應(yīng)變差的比值 ◆ 彈性模量與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系 混凝土的泊松比和剪切模量 混凝土的泊松比，在壓力較小時(shí)為 ~，接近破壞時(shí)可達(dá) ，一般可取 混凝土的剪切模量： 0 .42 ( 1 )ccccEGE???? 箍筋約束混凝土受壓的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系