【文章內(nèi)容簡介】 (~)fc。 A點以后 ，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形。微裂縫的發(fā)展導致混凝土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。 典型的砼受壓應(yīng)力 應(yīng)變曲線 隨應(yīng)變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。 D點的應(yīng)變 e = (2~3) e 0，應(yīng)力 s 等于 fc左右。 達到 B點，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導致破壞。取 B點的應(yīng)力作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土 sB約為 ，高強強度混凝土 sB可達 。 達到 C點 fc，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯加快，C點的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變 e 0，約為 。 三、影響應(yīng)力 應(yīng)變曲線形狀的因素 在棱柱體抗壓試驗時，若應(yīng)用普通液壓式材料試驗機加載，可毫無困難地獲得應(yīng)力應(yīng)變曲線的上升段．但試件在達到最大承載力后急速破裂，量測不到有效的下降段曲線。 Whitney很早就指出 混凝土試件突然破壞的原因是試驗機的剛度不足 。 試驗機本身在加載過程中發(fā)生變形，儲存了很大的彈性應(yīng)變能。當試件承載力突然下降時，試驗機因受力減小而恢復(fù)變形，即刻釋放能量，將試件急速壓壞。 要獲得穩(wěn)定的應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€，主要是曲線的下降段，必須控制混凝土試件緩慢地變形和破壞。有兩類試驗方法： ①應(yīng)用電液伺服閥控制的剛性試驗機直接進行試件等應(yīng)變速度加載； ②在普通液壓試驗機上附加剛性元件，使試驗裝置的總體剛度超過試件下降段的最大線剛度，就可防止混凝土的急速破壞。 按上述方法實測的混凝土棱柱體受壓應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€如圖。 加載中應(yīng)變速率對應(yīng)力 應(yīng)變曲線的影響 不同強度混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系曲線 強度等級越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。 2. 砼強度等級的影響 應(yīng)變梯度對混凝土的強度和變形性能的影響。試驗按照控制截面應(yīng)變方法的不同分作三類 (e0 =const) 按預(yù)定偏心距確定荷載位置，一次加載直至試件破壞為止。試件的截面應(yīng)變隨荷載的增大而變化，應(yīng)變梯度逐漸增大，中和軸因混凝土受壓的塑性變形等原因而向荷載方向有少量移動。 3. 應(yīng)變梯度的影響 （ ε1ε2=const） 試件由試驗機施加軸力 N，在橫向有千斤頂施加彎矩 M。試驗時按預(yù)定應(yīng)變梯度同時控制 N和 M，使截面應(yīng)變平行地增大，應(yīng)變梯度保持為一常值。 ，一側(cè)應(yīng)變?yōu)榱悖?ε2≡o) 截面中心的主要壓力 (N1）由試驗機施加。偏心壓力（ N2）由液壓千斤頂施加，數(shù)值可調(diào)，使一側(cè)應(yīng)變?yōu)榱?。截面?yīng)變分布始終成三角形，但應(yīng)變梯度漸增。 （ Np）和相應(yīng)的最大應(yīng)變 (ε1p) 試件破壞時的極限承載力隨荷載偏心距（ eo）的增大而降低，但是均明顯高出按線性應(yīng)力圖（彈性）計算的承載力： 表明混凝土塑性變形產(chǎn)生的截面非線性應(yīng)力分布，有利于承載力的提高。 在極限荷載下，試件截面的最大壓應(yīng)變 (ε1p)達 ～ 103，隨偏心距的變化并不大。此應(yīng)變值顯著大于混凝土軸心受壓的峰值應(yīng)變 εp ，說明試件此時的最外纖維已進入應(yīng)力 應(yīng)變曲線的下降段。 應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 在混凝土棱柱體的偏心受壓試驗中，雖然可以準確地確定荷載的數(shù)值和位置，并量測到截面的應(yīng)變值和分布，但由于混凝土應(yīng)力 應(yīng)變的非線性關(guān)系，截面的應(yīng)力分布和數(shù)值仍不得而知。故偏心受壓情況下的混凝土應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€不能直接用試驗數(shù)據(jù)繪制。為了求得混凝土的偏心受壓應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€，只能采取一些假定，推導基本計算公式，并引人試驗數(shù)據(jù)進行大量的運算?，F(xiàn)有計算方法分兩類： ⑴ 增量方程計算法。將加載過程劃分成多個微段，用各荷載段的數(shù)據(jù)增量代入基本公式計算一一對應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系，作圖相連得應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€； ⑵給定全曲線方程，擬合參數(shù)值。首先選定合理的全曲線數(shù)學方程，用最小二乘法作回歸分析，確定式中的參數(shù)值。 根據(jù)試驗結(jié)果和分析，過鎮(zhèn)海建議采用混凝土偏心抗壓強度（ ）和相應(yīng)峰值應(yīng)變 (εp,e)隨偏心距 (e0）而變化的簡化計算式 ,00 .21 .21 ( 6 / )pececpff e hee? ? ? ? 理論曲線和試驗結(jié)果的比較如圖。 按上式計算，軸心受壓構(gòu)件（ e0=0)得 1，受彎構(gòu)件 (e0＝ ∞)得 。 偏心受壓的抗壓強度 4. 側(cè)向約束的影響 側(cè)向受約束時混凝土的變形特點 ecu 約束混凝土 非約束混凝土 sc ec fcc fc Esec Ec ec0 2ec0 esp ecc o 環(huán)箍斷裂 受壓應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€ 混凝土受壓應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€包括上升段和下降段，是其力學性能的全面宏觀反應(yīng)： ◆ 曲線峰點處的最大應(yīng)力即棱柱體抗壓強度，相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)榉逯祽?yīng)變 εp ； ◆曲線的（割線或切線）斜率為其彈性（變形）模量，初始斜率即初始彈性模量 Ec ； ◆下降段表明其峰值應(yīng)力后的殘余強度；曲線的形狀和曲線下的面積反映了其塑性變形的能力，等等。 pcxy fese??全曲線方程 繪制峰值點坐標為（ 1， 1）的標準曲線如圖，曲線形狀有一定差別，但具有一致的幾何特性，可用數(shù)學條件描述。 混凝土受壓應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€、及圖像化的本構(gòu)關(guān)系，是研究和分析混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力性能的主要依據(jù)，為此需要建立相應(yīng)的數(shù)學模型。 將混凝土受壓應(yīng)力 應(yīng)變?nèi)€用無量綱坐標表示： 其幾何特征的數(shù)學描述如下： 1 . 0 , 0 。xy??這些幾何特征與混凝土的受壓變形和破壞過程（見前）完全對應(yīng)．具有明確的物理意義。 222 . 0 1 , 0 , ( / )dyx d y d xdx? ? ? 即 曲 線 斜 率 單 調(diào) 減 小 ， 無 拐 點 ；3 . 1 , 1 , / 0 ,x y d y d x? ? ?時 即 單 峰 值 ；224 . 0 1 , ( D