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1.3受压应力-应变全曲线 1.3.1试验方法 1.4抗拉强度和变形 1.4.2受拉破坏过程和特征 1.4.5应力-应变全曲线方程 1.5抗剪强度和变形1.5.1合理的试验方法 1.矩形短梁直接剪切 1.5.2破坏特征和抗剪强度 1.5.3剪切变形和剪切模量 1、轴心抗拉强度 国内根据中、低强和高强混凝土的有关试验数据,一并进行分析、得到的适合于较宽强度范围的轴心抗拉强度计算公式: 模式规范CEB-FIP MC90 式中 fcu和fc’—混凝土的立方体和圆柱体抗压强度, N/mm2。 注意:尺寸效应 混凝土抗拉强度和抗压强度的比值由下式计算: 因此,拉压强度比可以作为衡量混凝土力学性能的一个指标,当采取措施增强混凝土的抗压强度时,其抗拉强度提高的幅度较小,表明混凝土的性质更脆。另一方面,若能有效地增强混凝土的抗拉强度,或防止过早发生纵向裂缝,就有利于提高混凝土的抗压强度。如采用纤维混凝土、约束混凝土等。 2、劈拉强度 劈裂试验简单易行,又采用相同的标准立方体试件,成为最普遍的测定手段.试验给出的混凝土劈拉强度与立方体抗压强度的关系如图,经验回归公式为: 注意:根据我国的试验结果和计算式的比较,混凝土的轴心抗拉强度稍高于劈拉强度:ft / ft,s=1.368 fcu-0.083=1.09-1.0(当 fcu=15 - 43 N/mm2)。 国外的同类试验却给出了相反的结论:ft =0.9ft,s 。 两者的差异可能出自试验方法的不同。我国采用立方体试件,加载垫条是钢制的,而国外采用圆柱体试件,垫条的材质较软(如胶木)。 3、峰值应变 过镇海建议的回归计算公式: 4、弹性模量 混凝土受拉弹性模量的标定值,取为应力σ=0.5ft时的割线模量。其值约与相同混凝土的受压弹性模量相等。 建议计算公式: 4、泊松比 根据实验中量测的试件横向应变计算混凝土的受拉泊松比,其割线值和切线值在应力上升段近似相等: 在应力的下降段,试件的纵向和横向应变取决于传感器的标距和它与裂缝的相对位置,变化很大,很难获得合理的泊松比试验值。 但是,当拉应力接近抗拉强度时,试件的纵向拉应力加快增长,而横向压缩变形使材料更紧密,増长速度减慢,故泊松比值逐渐减小。这与混凝土的受压泊松比随应力而增长的趋势恰好相反。 试验中量测的试件平均应力和变形Δl(或平均应变Δl /l)全曲线如图: 按试件上各个电阻片的实测应变值作图: 应力上升段:各电阻片的应变与平均应变一致; 接近曲线峰点并进人下降段,各电阻片有不同的应变曲线; 与裂缝相交的电阻片的应变剧增而拉断,其余电阻片的应变则随试件的卸载而减小,即变形恢复; 混凝土受拉应力-应变全曲级上的四个特征点A,C,E和F(对照受压曲线)标志着受拉性能的不同阶段。 试件开始加载后,当应力σ(0.4-0.6)ft (A点)时,混凝土的变形约按比例增大。此后混凝土出现少量塑性变形,应变增长稍快,曲线为凸.当平均应变达εt,p=(70-140)×10-6时,曲线的切线水平,得抗拉强度ft。随后,试件的承载力很快下降,形成一陡峭的尖峰(C点〕。 肉眼观察到试件表面上的裂缝时,曲线已进入下降段(E点),平均应变约0.04~0.08mm。裂缝为横向,细而短,缝宽约为0.1~0.2mm.此时的试件残余应力约为(0.2 ~ 0.3) ft。此后,裂缝迅速延伸和发展,荷载慢慢下降,曲线渐趋平缓。 当试件表面裂缝沿截面周边贯通时,裂缝宽度约为0.1 ~ 0.2 mm.此时截面中央尚残留未开裂面积和裂缝面骨料咬合作用。试件仍有少量残余承载力约(0.1 ~ 0.15) ft 。最后,当试件总变形或表面裂缝宽度约达0.4mm后,裂缝贯穿全截面,试件拉断成两截(F点)。 对有些试件还在应力下降段进行卸载和再加载试验仍得到稳定的应力-应变全曲线。而且其包络线(EV)与一次单调加载试验的全曲线相一致。 由于混凝土组成的不均匀,存在随机分布的初始微裂缝和孔隙,粗骨料和水泥砂浆间的粘结强度与水泥砂浆抗拉强度不相等,故试件每一截面的实际承载力和应力分布各不相同,裂缝总是在薄弱截面的最弱部位首先出现。当试件表面上发现裂缝时,截面上必有一块面积退出工作。随着受拉变形的增大,裂缝两端沿截面周边延伸,截面上的开裂面积逐渐扩展。有的试件还在其它侧面出现新的裂缝,形成两块开裂面积,并一起扩展。 试件开裂后,截面中间的有效受力面积不断地缩小和改变形状,其形心与荷载位置不再重合,成为事实上的偏心受拉,促使裂缝更快发展,将试件拉断。所以,混凝土受拉状态下的荷载(应力)下降段,主要是因为截面上有效受力面
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