【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力可能產(chǎn)生的裂縫有較大的約束和阻滯作用。 這一試驗(yàn)結(jié)果證明， 當(dāng)達(dá)到相同三軸應(yīng)力狀態(tài)的途徑不同，將有不等的主應(yīng)變值，既不同于單調(diào)比例加載情況下的應(yīng)變值，又不能分別用單軸應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系計(jì)算后疊加。 所以，應(yīng)該建立適用于任意變應(yīng)力途徑的混凝土本構(gòu)關(guān)系，才能真實(shí)地反映混凝土材料和結(jié)構(gòu)的性能。 混凝土多軸應(yīng)力的重復(fù)加卸作用是又一個(gè)重要工程問(wèn)題。攬生瑞、過(guò)鎮(zhèn)海在文獻(xiàn)中介紹了兩種形式的加卸載試驗(yàn)： ①二軸受壓等比例加卸載（ ζx:ζy =const )試驗(yàn)，所得的應(yīng)力應(yīng)變曲線的包絡(luò)線、二軸強(qiáng)度和破壞形態(tài)等都與單調(diào)比例加載的試驗(yàn)結(jié)果一致； ②定側(cè)壓（ ζx =const )加卸載（ ζy）試驗(yàn)，給出的卸載和再加載曲線、包絡(luò)線、殘余應(yīng)變、滯回環(huán)等有一些特殊性質(zhì)值得注意，既不同于單軸受壓的重復(fù)加卸載，又不同于二軸受壓等比例加卸載的試驗(yàn)結(jié)果。 由于混凝土的非單調(diào)比例加載的多軸試驗(yàn)尚少，還有一些重要的現(xiàn)象和規(guī)律有待探索。例如主應(yīng)力軸方向改變后的混凝土強(qiáng)度和變形性能，試驗(yàn)資料至今還是空白。因此，創(chuàng)建一個(gè)適用于一切應(yīng)力途徑的混凝土本構(gòu)關(guān)系還需要更多、更深入的研究。 混凝土在多軸應(yīng)力的不同拉／壓組合和應(yīng)力比例情況下，材料的變形和內(nèi)部微裂縫、損傷的發(fā)展和積累形式的不同，出現(xiàn) 5種典型的宏觀破壞形態(tài)，其特征如下： 混凝土在多軸受拉或拉／壓應(yīng)力狀態(tài)下，主要是主拉應(yīng)力 σ1作用 ， 當(dāng)主拉應(yīng)變超過(guò)極限拉應(yīng)變 ε1p，先在最薄弱截面形成垂直于 ζ1方向的裂縫，并逐漸開(kāi)展，減小了有效受拉面積。最后，試件突然被拉斷 ，分成兩半， 與棱柱體單軸受拉破壞過(guò)程和特征完全相同。 試件斷裂面一般垂直于最大主拉應(yīng)力 ζ1方向，近似一個(gè)平面。斷裂面由粗骨料界面和拉斷的水泥砂漿構(gòu)成，兩旁材料堅(jiān)實(shí)，無(wú)損傷跡象。當(dāng) ζ1 和 ζ2均為拉應(yīng)力，且 ζ2 ／ ζ1=～ ，斷裂面可能與 ζ1軸成一夾角，取決于混凝土抗拉強(qiáng)度的隨機(jī)分布。 混凝土在多軸受壓或拉／壓應(yīng)力狀態(tài)下， 當(dāng)主壓應(yīng)力 σ3的絕對(duì)值遠(yuǎn)大于另兩個(gè)主應(yīng)力 σ1 ， σ2時(shí)， 沿兩個(gè)垂直方向產(chǎn)生拉應(yīng)變（ ε1， ε20)．由于試驗(yàn)時(shí)采取了減摩措施，消減了試件加載面上的約束作用，當(dāng)此拉應(yīng)變超過(guò)混凝土的極限值后，形成平行于 ζ3 、也平行于試件側(cè)表面的兩組裂縫面。裂縫面逐漸擴(kuò)展和增寬，以至貫通全試件，最終構(gòu)成分離的短柱群而破壞。 邊長(zhǎng) 100 mm的立方體試件，破壞時(shí)每邊分成 3～ 5個(gè)小柱，小柱邊長(zhǎng)約20～ 30 mm，或?yàn)榇止橇侠瓘降?～ 2倍。分隔小柱的主裂縫面較寬，小柱內(nèi)還有細(xì)小的縱向裂縫，說(shuō)明混凝土中的粗骨料和砂漿的界面，以及砂漿內(nèi)部普遍地受到損傷，破壞特征與單軸受壓的相同。 引起柱狀壓壞的主要因素是 σ3 ，另兩個(gè)主應(yīng)力（ σ1 , σ2 ）的作用影響試件的側(cè)向應(yīng)變（ ε1， ε2)，即影響裂縫面的形成和擴(kuò)展。 當(dāng) ζ1 , ζ2為壓應(yīng)力時(shí)，減小了側(cè)向應(yīng)變，故抗壓強(qiáng)度提高（ ︱ f3︱ fc)。反之，當(dāng) ζ1 , ζ2為拉應(yīng)力時(shí)，增大了側(cè)向拉應(yīng)變，多軸抗壓強(qiáng)度必降低（ ︱ f3︱ fc )。 邊長(zhǎng) 100 mm的立方體試件，破壞時(shí)每邊分成 3～ 5個(gè)小柱，小柱邊長(zhǎng)約 20～ 30 mm，或?yàn)榇止橇侠瓘降?～ 2倍。分隔小柱的主裂縫面較寬，小柱內(nèi)還有細(xì)小的縱向裂縫，說(shuō)明混凝土中的粗骨料和砂漿的界面，以及砂漿內(nèi)部普遺地受到損傷，破壞特征與單軸受壓的相同。 混凝土在多軸受壓或拉／壓應(yīng)力狀態(tài)下， 第二主應(yīng)力 σ2為壓，且能阻止在 σ2的垂直方向發(fā)生受拉裂縫， 試件將在 ζ3和 ζ2的共同作用下，沿 ζ1方向產(chǎn)生較大的拉應(yīng)變 ε1 ，并逐漸形成與 ζ2 ζ3作用面平行的多個(gè)裂縫面。當(dāng)裂縫貫通整個(gè)試件后，發(fā)生片狀劈裂破壞。 邊長(zhǎng) 100 mm的立方體試件，一般被劈成3～ 5片，宏觀平行的主劈裂面受到粗骨料的阻擋而出現(xiàn)不規(guī)則的傾斜角和曲度。兩旁的砂漿內(nèi)部和粗骨料界面有明顯的損傷和小碎片，但粗骨料完整，不被劈碎。破壞特征與單軸受壓的特征相似。 從破壞機(jī)理分析，不難得出結(jié)論， 同是片狀劈裂破壞，三軸受壓 (C/C/C）試件的抗壓強(qiáng)度 (f3)必大于二軸抗壓 (C/C)強(qiáng)度。且兩者必都大于三軸拉 /壓 (T/C/C)試件的強(qiáng)度。 混凝土三軸受壓， 主應(yīng)力 σ1較大可阻止發(fā)生片狀劈裂破壞，但 σ1和 σ3的差值大， 即剪應(yīng)力 (ζ1 – ζ3 )/2較大，破壞后的試件表面出現(xiàn)斜裂縫面。斜裂縫面有 1 ～ 3個(gè)，與 ζ2方向平行，與 ζ3軸的夾角為 20o～ 30o,沿斜裂縫面有剪切錯(cuò)動(dòng)和碾壓、破碎的痕跡。 有些試件的應(yīng)力狀態(tài)在柱狀壓壞和片狀劈裂的范圍以內(nèi)，在形成相應(yīng)的平行裂縫（劈裂）之后，如果終止試驗(yàn)時(shí)的變形大，也會(huì)在表面上出現(xiàn)明顯的斜裂縫，即使單軸受壓的棱柱體試件也是如此?；炷晾庵w軸心受壓的裂縫發(fā)展過(guò)程和破壞形態(tài)說(shuō)明，臨界斜裂縫是在應(yīng)力 應(yīng)變曲線的下降段內(nèi)形成，斜向裂縫并不影響試件的抗壓強(qiáng)度，不過(guò)是一種次生的破壞形態(tài)或最終的表現(xiàn)形式。決定混凝土抗壓強(qiáng)度（ fc 或 f3）的還是縱向劈裂裂縫。 混凝土三軸受壓，且 σ1和 σ2都大，三方向的主應(yīng)變均為壓縮?；炷羶?nèi)的粗骨料和其界面，以及骨料間的水泥砂漿都主要承受壓應(yīng)力， 延遲甚至防止了內(nèi)部微裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，混凝土的極限強(qiáng)度有很大提高。 在很高的壓應(yīng)力作用下，混凝土內(nèi)的部分水泥砂漿和軟弱粗骨料將因更高、且不均勻的微觀應(yīng)力而發(fā)生局部破碎，產(chǎn)生很大的壓縮變形和剪切移動(dòng)，試件的塑性變形大增。達(dá)到極限荷載后，試件沿最大壓應(yīng)力 ζ3方向發(fā)生宏觀壓縮變形，邊長(zhǎng) 70 mm的試件可壓縮成 40～ 50 mm高，側(cè)向則在 ζ1和 ζ2的擠壓下向外膨脹。試件的形狀由正方形變成了扁方體。 混凝土在三方向壓應(yīng)力的共同作用下發(fā)生劇烈的擠壓流動(dòng)，粗骨料和水泥砂漿都有很大相對(duì)錯(cuò)位．試件的邊角因露在加載板之外不受擠壓約束而酥松、剝落．內(nèi)部的材料和構(gòu)造在強(qiáng)力擠碾下遭到嚴(yán)重的破損。結(jié)束試驗(yàn)后，取出的試件雖然仍成一整體，但表面上有許多不規(guī)則的徽細(xì)裂紋，其殘余的單軸抗壓強(qiáng)度已很低． 混凝土的 5種破壞形態(tài)發(fā)生在不同的應(yīng)力狀態(tài)范圍，原則上可以通過(guò)試驗(yàn)加以確定，但各破壞形態(tài)之間有過(guò)渡區(qū)，絕然界分又是困難的。有關(guān)的參考表和圖給出的典型破壞形態(tài)的應(yīng)力范圍。 混凝土的這些破壞形態(tài)是從試件破壞后的表面宏觀現(xiàn)象加以區(qū)分、命名的．如果從混凝土破壞過(guò)程的主要受力原因和裂縫的特征分析，可歸納為兩種基本破壞形態(tài)： ① 主拉應(yīng)力產(chǎn)生的橫向受拉裂縫引發(fā)的拉斷破壞； ② 主壓應(yīng)力產(chǎn)生的縱向劈裂裂縫引發(fā)的破壞，包括柱狀壓壞、片狀劈裂、斜剪破壞和擠壓流動(dòng)等。擠壓流動(dòng)是一種特例，側(cè)向壓應(yīng)力將縱向劈裂裂縫壓實(shí)，不明顯表露。 這兩種基本破壞形態(tài)的典型代表為單軸受拉和受壓。 σ3 σ2 σ2