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混凝土在双轴应力状态下的力学特性试验研究

徐秋丽  
【摘要】: 目前,开展混凝土双向受压性能和理论的研究很多,但各研究者的试验方法和结果不尽相同,大多忽略了中间主应力的影响。因此,开展混凝土双向加载试验来研究其强度和破坏特性,具有十分重要的理论和实践意义。 以前所采用的双向加载装置基本上都是基于已有的单轴压缩试验机改造而成,双向刚度相差悬殊,在一定程度上影响了实验结果的真实性;研究方法不够系统、无法形成体系。针对过去双轴试验装置存在的不足,河南理工大学和加拿大McGill大学合作设计制造了大吨位双向等刚度加载系统。利用该装置可以对50mm,75mm,100mm,125mm和150mm的岩石、砼等立方体试件开展单向和双向压缩试验。 本项研究应用该装置分别对不同标号(C50和C60)和不同尺寸(100mm和150mm)的立方体混凝土试件进行了双向加载试验。 试验结果表明:在双向加载条件下,混凝土的总体破坏过程是拉剪破坏,具有延性破坏的特性,自由面的剥落一般在最大主应力达到单轴破坏强度的50%之前开始出现;随着中间主应力的增大,试件受压面裂缝变多变密,主裂缝与最大主应力的夹角逐渐变小;在双向加载条件下,混凝土的破坏强度相对单轴强度有所提高,中间主应力对混凝土的破坏强度有着显著的影响;当中间主应力达到单轴强度时,抗压强度可提高60%左右,当中间主应力达到最大主应力时,其抗压强度最大;根据对100mm立方体和150mm立方体试件双向加载数据的分析结果可知,单轴加载时的尺寸效应作用不明显,影响效果小于4%,但双轴加载的尺寸效应明显,且双轴2:1加载的尺寸效应比双轴1:1加载的作用明显,双轴2:1加载的影响效果大于23%,双轴1:1加载的影响效果大于12%。


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