混凝土动态特性的龄期效应研究-结构工程专业论文.docxVIP

三 三 峡 大 学 硕 士 学 位 论 文 II万方数据 II 万方数据 内 容 摘 要 混凝土被广泛应用到各种建筑结构中，大型混凝土结构在使用过程中不可避免要 受到动态荷载的作用，如大坝受地震荷载的作用，海上采油平台受波浪的作用，高层 建筑受地震与风荷载的作用等。 目前，关于混凝土材料速率效应等动态性能的研究已有大量成果，而混凝土的抗 压特性会受到龄期、设计强度、试件尺寸、养护条件等多种因素的影响，在研究过程 中需要考虑的因素也就很多，尽管目前开展了大量的研究工作，但仍存在许多课题尚 待研究。混凝土结构的使用年限，由几年到几百年不等，研究混凝土的力学性能随龄 期的发展，对于混凝土结构的设计和使用有非常重大的意义。 目前，关于龄期对混凝土动态性能影响的研究非常有限，且大多集中在早龄期， 并且龄期预测模型大多基于静态，很少考虑到动态率效应等因素。因此，开展对 28d 以后长龄期性能的研究、构建动态率型龄期预测模型具有相当重要的意义。 在国家自然科学基金的资助下，本文利用三峡大学自行研发的 10MN 大型多功能静动力三轴仪对不同龄期的混凝土进行了不同加载速率的单轴压缩试验。 通过对力学试验数据的分析，得到了不同加载速率下混凝土力学性能的变化规律；得 到了不同龄期下混凝土力学性能的变化规律；基于数理统计理论建立了混凝土动态损 伤本构模型，并对本构模型中的相关参数与加载速率间的相关性及其变化规律进行了 研究。本文具体工作内容及研究结论主要有以下几方面。 1）进行了七种龄期（28d， 112d，183d，345d，810d，1248d，1550d）的混凝 土在七种应变速率（10-5/s、5×10-5/s 、10-4/s、5×10-4/s 、10-3/s、5×10-3/、10-2/s）下 的单轴压缩试验。研究结果表明，在相同龄期下，混凝土的强度随应变速率的提高而 增大，混凝土的吸能能力、弹性模量随应变速率的提高总体上呈增大趋势；在相同的 应变速率下，混凝土的强度随着养护龄期的增加而增大，混凝土吸能能力、峰值应变 随养护龄期的提高总体上呈增大趋势。 2）在相同龄期下，随着应变速率的提高，混凝土的损伤变量值降低；在相同应 变速率下，随着龄期的增长，混凝土的损伤变量值明显降低，但损伤发展越来越迅速， 基本在同一应变值时趋于缓慢，较长龄期的混凝土在较大的变形的情况下，还会发生 损伤。 3）基于统计学方法分别构建了混凝土强度、吸能能力、峰值应变、弹性模量的 动态率型龄期模型。 4）构建了混凝土在单轴压缩情况下的动态损伤本构模型，结果表明，混凝土损 III万方数据 III 万方数据 伤特性在峰前服从 Weibull 统计分布，峰后服从 Lognormal 统计分布。不同工况下的 混凝土应力应变曲线具有良好的相似性。构建了考虑龄期因素的应力应变率型全曲线 损伤模型。 关键词：混凝土 龄期 动态特性 损伤特性 本构模型 三 三 峡 大 学 硕 士 学 位 论 文 IV万方数据 IV 万方数据 Abstract The concrete is widely applied to kinds of building structures. And large concrete structures would inevitably be subject to dynamic loads during service process, such as the dam under seismic loads, offshore oil platforms affected by the waves, seismic and wind loads of tall buildings and so on. Currently, massive results of research on the dynamic performance of rate effect on concrete have been obtained. There exist effects of several factors on compressive properties of the concrete like age, design strength, specimen size, curing conditions, etc. And during the process of the research, there are also many factors that should be taken into consideration. Despite much work has been done, there still