塑性混凝土強度和變形性能及其計算方法.pdf

1、本文是國家自然科學基金項目“復雜條件下高性能塑性混凝土力學和滲透性能”(50979100)和973前期專項“高性能塑性混凝土材料及其防滲墻結(jié)構(gòu)”(2010CB635118)的主要內(nèi)容之一。通過17組配合比共462個塑性混凝土試件的劈拉強度與變形試驗、彎拉強度與變形試驗、單軸壓縮試驗、雙軸壓縮試驗、常規(guī)三軸壓縮試驗和真三軸壓縮試驗，結(jié)合強度理論和損傷理論，系統(tǒng)研究了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量、硅灰摻量、不同應力狀態(tài)和加載路徑等對塑性混

2、凝土強度與變形性能的影響。主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過16組配合比共48個150mm×150mm×150mm塑性混凝土標準立方體試件的劈拉強度與變形試驗，量測了加載過程中試件的荷載和橫向變形，分析了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量對塑性混凝土劈拉強度、橫向變形、峰前和峰后耗能的影響，提出了考慮纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量影響的塑性混凝土劈拉強度、橫向變形、峰前和峰后荷載-橫向變形曲線面積的計算方法，建立了望性

3、混凝土劈拉荷載-橫向變形曲線方程。
　　(2)通過16組配合比共48個100mm×100mm×400mm塑性混凝土四點彎曲小梁試件的彎拉強度與變形試驗，量測了加載過程中試件的荷載和撓度，分析了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量對塑性混凝土彎拉強度、峰值撓度、峰值割線模量和荷載-撓度曲線下包面積的影響，提出了考慮纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量影響的塑性混凝土彎拉強度、峰值撓度及韌性的計算方法，建立了塑性混凝土彎拉荷載

4、-撓度曲線方程
　　(3)通過17組配合比共51個150mm×150mm×300mm塑性混凝土棱柱體試件的單向壓縮試驗，量測了加載過程中的豎向荷載和豎向變形，分析了纖維類型、纖維摻量、粉煤灰摻量和硅灰摻量對塑性混凝土單軸受壓應力-應變關系曲線的影響;通過對塑性混凝土單軸受壓應力-應變關系曲線的上升段參數(shù)、下降段參數(shù)、彈性模量、峰值應變、極限應變及加載過程中試件吸收能量的統(tǒng)計分析，提出了上述參數(shù)的計算模型或取值方法，結(jié)合損傷理論，建

5、立了塑性混凝土單向受壓損傷本構(gòu)模型。
　　(4)通過5組配合比共75個150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方體試件在5種加載路徑下的雙軸壓縮試驗，量測了塑性混凝土的雙向應力和變形，研究了塑性混凝土雙軸受壓破壞形態(tài)、雙軸強度隨加載路徑的變化規(guī)律，建立了塑性混凝土雙軸強度包線方程和Kupfer-Gestler強度計算模型;基于八面體應力空間分析了塑性混凝土八面體剪應力-應變、正應力-應變關系曲線的特征，建立了塑性混凝土雙軸八

6、面體應力空間的雙參數(shù)、三參數(shù)及考慮加載路徑影響的破壞準則、剪應力-應變本構(gòu)模型和正應力-應變本構(gòu)模型。
　　(5)通過4種圍壓和3種圍壓比值的5組配合比共105個150mm×150mm×150mm塑性混凝土立方體試件的常規(guī)三軸試驗，研究了塑性混凝土常規(guī)三軸性能與強度計算模型。結(jié)果表明:第一主應力應變關系曲線包括初始反彎段、直線段、曲線段和直線平臺段，其中的初始段有明顯彈性特征，直線段之后的塑性混凝土塑性變形較大。對于相同配合比的塑

7、性混凝土，隨圍壓增加或圍壓比值的增加，塑性混凝土常規(guī)三軸強度、上升段斜率、峰值應變、極限應變均有增大的趨勢;塑性混凝土常規(guī)三軸強度是其立方體抗壓強度的2～6倍;在固定圍壓比值下的塑性混凝土粘聚力比固定圍壓下有所增加，內(nèi)摩擦角有所減小。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合雙剪統(tǒng)一強度理論和摩爾庫倫準則，建立了考慮圍壓、試件形狀和加載路徑影響的常規(guī)三軸強度計算模型。
　　(6)通過9種加載路徑下5組配合比共135個150mm×150mm×150

8、mm塑性混凝土立方體試件的真三軸試驗，研究了塑性混凝土真三軸受壓性能與破壞準則。結(jié)果表明:真三軸應力下的塑性混凝土第一主應力與第一主應變關系曲線與常規(guī)三軸相似。當?shù)诙⒌谌鲬^小時，塑性混凝土試件破壞形態(tài)與單軸抗壓相似，較大時試件破壞呈現(xiàn)八字形斜裂縫;第一主應力隨第二、第三主應力的增加而增大，且對第三主應力的變化較為敏感;對于同一配合比的塑性混凝土，固定第二主應力、變化第三主應力時的粘聚力和內(nèi)摩擦角分別是第二主應力和第三主應力按一定