主要因素的影響ppt課件

1、第第2章章 主要要素的影響主要要素的影響混凝土的根本力學(xué)性能是：采用規(guī)范試件、按照規(guī)范混凝土的根本力學(xué)性能是：采用規(guī)范試件、按照規(guī)范實驗方法、在理想應(yīng)力形狀下進(jìn)展的一次短期加載實實驗方法、在理想應(yīng)力形狀下進(jìn)展的一次短期加載實驗測定。驗測定。工程混凝土影響要素眾多，主要有：工程混凝土影響要素眾多，主要有：荷載的反復(fù)加卸載作用；荷載的反復(fù)加卸載作用；構(gòu)件截面的非均勻受力；構(gòu)件截面的非均勻受力；非非28天齡期加載；天齡期加載；荷載的長期繼續(xù)作用等。荷載的長期繼續(xù)作用等。 以上要素都對混凝土的力學(xué)性能有不同程度的影響，以上要素都對混凝土的力學(xué)性能有不同程度的影響，需求研討其變化規(guī)律，方便正確處置工程實

2、踐問題。需求研討其變化規(guī)律，方便正確處置工程實踐問題。2.1荷載反復(fù)加卸載作用的影響荷載反復(fù)加卸載作用的影響 一切的構(gòu)造工程，在運(yùn)用期間都接受各種活荷一切的構(gòu)造工程，在運(yùn)用期間都接受各種活荷載隨機(jī)地或有規(guī)律地多次反復(fù)加卸載作用，構(gòu)造載隨機(jī)地或有規(guī)律地多次反復(fù)加卸載作用，構(gòu)造中混凝土必有相應(yīng)的應(yīng)力反復(fù)作用。這種受力形中混凝土必有相應(yīng)的應(yīng)力反復(fù)作用。這種受力形狀顯然不同于前述的規(guī)范試件一次單調(diào)加載、直狀顯然不同于前述的規(guī)范試件一次單調(diào)加載、直至破壞的實驗情況。至破壞的實驗情況。 為了研討混凝土在應(yīng)力反復(fù)作用下的強(qiáng)度和變?yōu)榱搜杏懟炷猎趹?yīng)力反復(fù)作用下的強(qiáng)度和變形性能，曾經(jīng)進(jìn)展過多種方式的反復(fù)荷載實驗

3、。形性能，曾經(jīng)進(jìn)展過多種方式的反復(fù)荷載實驗。雖然這些實驗不能夠模擬實踐構(gòu)造中混凝土的全雖然這些實驗不能夠模擬實踐構(gòu)造中混凝土的全部反復(fù)加卸載過程，但是可以從典型的實驗結(jié)果部反復(fù)加卸載過程，但是可以從典型的實驗結(jié)果中得到其普通性的規(guī)律和重要的結(jié)論。中得到其普通性的規(guī)律和重要的結(jié)論。2.1.1 6種壓應(yīng)力反復(fù)加卸載實驗引見種壓應(yīng)力反復(fù)加卸載實驗引見 過鎮(zhèn)海、張秀勤在文過鎮(zhèn)海、張秀勤在文獻(xiàn)中引見了獻(xiàn)中引見了6種壓應(yīng)力反種壓應(yīng)力反復(fù)加卸載實驗，測得的復(fù)加卸載實驗，測得的混凝土受壓應(yīng)力混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變?nèi)€：全曲線：單調(diào)加載單調(diào)加載(a)等應(yīng)變增量的反復(fù)完等應(yīng)變增量的反復(fù)完全加卸載全加卸載(b)2

4、.1.1 6種壓應(yīng)力反復(fù)加卸載實驗引見種壓應(yīng)力反復(fù)加卸載實驗引見等應(yīng)變增量的反復(fù)加等應(yīng)變增量的反復(fù)加卸載，但卸載至卸載前卸載，但卸載至卸載前應(yīng)力的一半時，立刻再應(yīng)力的一半時，立刻再加載加載 (c)等應(yīng)力循環(huán)加卸載等應(yīng)力循環(huán)加卸載(d)等應(yīng)變循環(huán)加卸載等應(yīng)變循環(huán)加卸載(e)沿初次卸載曲線的循沿初次卸載曲線的循環(huán)加卸載環(huán)加卸載( f ) EV-包絡(luò)線CM-共同點軌跡線2.1.2重要景象和普通規(guī)律重要景象和普通規(guī)律1、包絡(luò)線、包絡(luò)線(EV) 沿著反復(fù)荷載下混凝沿著反復(fù)荷載下混凝土應(yīng)力土應(yīng)力-應(yīng)變曲線的外輪應(yīng)變曲線的外輪廓描畫所得的光滑曲線廓描畫所得的光滑曲線稱為包絡(luò)線稱為包絡(luò)線EV。各。各種反復(fù)荷載

5、種反復(fù)荷載(b-f)下的包下的包絡(luò)線都與單調(diào)加載的全絡(luò)線都與單調(diào)加載的全曲線曲線(a)非常接近。包絡(luò)非常接近。包絡(luò)線上的峰點給出的棱柱線上的峰點給出的棱柱體抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變體抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變也與單調(diào)加載的相應(yīng)值也與單調(diào)加載的相應(yīng)值(fc，p)無明顯差別。無明顯差別。2、裂痕和破壞過程、裂痕和破壞過程 一切試件都是在超越峰值應(yīng)力后、總應(yīng)變達(dá)一切試件都是在超越峰值應(yīng)力后、總應(yīng)變達(dá)1. 53. 0) 10-6時出現(xiàn)第一條可見裂痕。時出現(xiàn)第一條可見裂痕。 裂痕細(xì)而短，平行于壓應(yīng)裂痕細(xì)而短，平行于壓應(yīng)力方向。繼續(xù)加卸載，相繼力方向。繼續(xù)加卸載，相繼出現(xiàn)多條縱向短裂痕。假設(shè)出現(xiàn)多條縱向短裂痕。假設(shè)荷載

6、反復(fù)加卸多次，那么總荷載反復(fù)加卸多次，那么總應(yīng)變值并不增大，裂痕無明應(yīng)變值并不增大，裂痕無明顯開展。當(dāng)試件的總應(yīng)變達(dá)顯開展。當(dāng)試件的總應(yīng)變達(dá)(35) 10-3時，相鄰裂痕時，相鄰裂痕延伸并銜接，構(gòu)成貫穿的斜延伸并銜接，構(gòu)成貫穿的斜向裂痕。應(yīng)變再增大，斜裂向裂痕。應(yīng)變再增大，斜裂痕的破壞帶逐漸加寬，仍保痕的破壞帶逐漸加寬，仍保有少量剩余承載力。這一過有少量剩余承載力。這一過程也與試件一次單調(diào)加載的程也與試件一次單調(diào)加載的景象一樣。景象一樣。3、卸載曲線、卸載曲線 從受壓應(yīng)力從受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€或包絡(luò)線上的任一點應(yīng)變?nèi)€或包絡(luò)線上的任一點u，u卸載至應(yīng)力為零，得完全卸載曲線。卸載至應(yīng)力為零，得

7、完全卸載曲線。 每次卸載至零后，混凝土有剩余應(yīng)變每次卸載至零后，混凝土有剩余應(yīng)變res它隨卸載應(yīng)變它隨卸載應(yīng)變(u)而而增大，多次反復(fù)加卸載，剩余應(yīng)變又有所加大。增大，多次反復(fù)加卸載，剩余應(yīng)變又有所加大。 每次卸載剛開場時，試件應(yīng)每次卸載剛開場時，試件應(yīng)力下降很快，而應(yīng)變恢復(fù)很少。力下降很快，而應(yīng)變恢復(fù)很少。隨著應(yīng)力值的減小，變形的恢隨著應(yīng)力值的減小，變形的恢復(fù)才逐漸加快。當(dāng)應(yīng)力降至卸復(fù)才逐漸加快。當(dāng)應(yīng)力降至卸載時應(yīng)力載時應(yīng)力 u 的約的約20%-30以下，變形恢復(fù)最快。這是以下，變形恢復(fù)最快。這是恢復(fù)變形滯后景象，主要緣由恢復(fù)變形滯后景象，主要緣由是試件中存在的縱向裂痕在高是試件中存在的縱向

8、裂痕在高壓應(yīng)力下不能夠恢復(fù)。故卸載壓應(yīng)力下不能夠恢復(fù)。故卸載時應(yīng)變時應(yīng)變 u 越大，裂痕開越大，裂痕開展越充分，恢復(fù)變形滯后景象展越充分，恢復(fù)變形滯后景象越嚴(yán)重。越嚴(yán)重。 假設(shè)再加載起點的應(yīng)變較大，其上端應(yīng)變假設(shè)再加載起點的應(yīng)變較大，其上端應(yīng)變rel/ p1.0 ，即與包絡(luò)線的下降段相切。，即與包絡(luò)線的下降段相切。由于切點的斜率小于零，再加載曲線的上升段在應(yīng)力較低處有一拐點，后又出現(xiàn)一個由于切點的斜率小于零，再加載曲線的上升段在應(yīng)力較低處有一拐點，后又出現(xiàn)一個極大值峰點和一小節(jié)下降段而且，起點應(yīng)變極大值峰點和一小節(jié)下降段而且，起點應(yīng)變 res越大，曲線的變化幅度越越大，曲線的變化幅度越大。大。

9、4、再加載曲線、再加載曲線 從應(yīng)力為零的任一應(yīng)變從應(yīng)力為零的任一應(yīng)變值值 res ，0)開場再加載，開場再加載，直至與包絡(luò)線相切、重合直至與包絡(luò)線相切、重合(rel ,rel)，為再加載曲線。，為再加載曲線。再加載曲線有兩種不同的外再加載曲線有兩種不同的外形：形： 當(dāng)再加載起點的應(yīng)變很當(dāng)再加載起點的應(yīng)變很小小(res/ p0.2)時，其上端時，其上端應(yīng)變應(yīng)變rel/ p1.0 ，即與包絡(luò)，即與包絡(luò)線的上升段相切，曲線上無線的上升段相切，曲線上無拐點，斜率單調(diào)減小，至切拐點，斜率單調(diào)減小，至切點處斜率仍大于零；點處斜率仍大于零； 只需當(dāng)曲線超越共只需當(dāng)曲線超越共同點同點(CM,共同點軌跡共同點軌

10、跡線后，縱向應(yīng)變加線后，縱向應(yīng)變加速增長時，橫向應(yīng)變速增長時，橫向應(yīng)變才開場增大。這些景才開場增大。這些景象顯然也是縱向裂痕象顯然也是縱向裂痕的開展和滯后恢復(fù)所的開展和滯后恢復(fù)所致。致。5、橫向應(yīng)變、橫向應(yīng)變 反復(fù)荷載作用下，試件橫向應(yīng)變的變化如圖。反復(fù)荷載作用下，試件橫向應(yīng)變的變化如圖。 開場加載階段，橫向應(yīng)變很小。當(dāng)應(yīng)力接近棱柱體強(qiáng)度開場加載階段，橫向應(yīng)變很小。當(dāng)應(yīng)力接近棱柱體強(qiáng)度 fc時，橫向應(yīng)變才明顯加快增長。卸載時，縱向應(yīng)變能恢時，橫向應(yīng)變才明顯加快增長。卸載時，縱向應(yīng)變能恢復(fù)一部分，而橫向應(yīng)變幾乎沒有恢復(fù)，堅持常值。再加載復(fù)一部分，而橫向應(yīng)變幾乎沒有恢復(fù)，堅持常值。再加載時，縱向應(yīng)

11、變即時增大，而橫向應(yīng)變?nèi)詧猿殖Ｖ?。時，縱向應(yīng)變即時增大，而橫向應(yīng)變?nèi)詧猿殖Ｖ怠?當(dāng)試件應(yīng)變很大當(dāng)試件應(yīng)變很大410-6，卸載時橫向應(yīng)變才有少許恢復(fù)。，卸載時橫向應(yīng)變才有少許恢復(fù)。一次加卸載循環(huán)在一次加卸載循環(huán)在-曲線上構(gòu)成一個很扁的菱形封鎖環(huán)。反復(fù)荷曲線上構(gòu)成一個很扁的菱形封鎖環(huán)。反復(fù)荷載載(b)和單調(diào)加載和單調(diào)加載(a)實驗對比，試件在一樣縱向應(yīng)變實驗對比，試件在一樣縱向應(yīng)變()時對應(yīng)的橫時對應(yīng)的橫向應(yīng)變向應(yīng)變 值接近，且總體變化規(guī)律一致。值接近，且總體變化規(guī)律一致。 分析各種反復(fù)荷載下的共同點軌跡線，顯然與相應(yīng)的包絡(luò)線或分析各種反復(fù)荷載下的共同點軌跡線，顯然與相應(yīng)的包絡(luò)線或單調(diào)加載全曲線的

12、外形類似，經(jīng)計算對比給出前者與后兩者的類單調(diào)加載全曲線的外形類似，經(jīng)計算對比給出前者與后兩者的類似比值為似比值為 Kc0.860.93 平均為平均為0.89 其中反復(fù)荷載其中反復(fù)荷載 c 的類似比值偏大，約為的類似比值偏大，約為0.91。6、共同點軌跡線、共同點軌跡線(CM) 在反復(fù)荷載實驗中，從包絡(luò)在反復(fù)荷載實驗中，從包絡(luò)線上任一點卸載后再加載，其線上任一點卸載后再加載，其交點稱共同點。將多次加卸載交點稱共同點。將多次加卸載所得的共同點，用光滑曲線依所得的共同點，用光滑曲線依次相連，即為共同點軌跡線，次相連，即為共同點軌跡線，用用CM表示。察看各實驗曲線表示。察看各實驗曲線可發(fā)現(xiàn)。再加載曲線

13、過了共同可發(fā)現(xiàn)。再加載曲線過了共同點以后斜率顯著減小，也即試點以后斜率顯著減小，也即試件的縱向應(yīng)變超越原卸載應(yīng)變件的縱向應(yīng)變超越原卸載應(yīng)變 u 而迅速增長，橫向應(yīng)而迅速增長，橫向應(yīng)變也忽然增大。這闡明已有縱變也忽然增大。這闡明已有縱向裂痕的擴(kuò)張，或產(chǎn)生新的裂向裂痕的擴(kuò)張，或產(chǎn)生新的裂痕，損傷積累加大。痕，損傷積累加大。7、穩(wěn)定點軌跡線、穩(wěn)定點軌跡線(ST) 反復(fù)荷載實驗反復(fù)荷載實驗(e, f)中，在預(yù)定應(yīng)變值下經(jīng)過多次加中，在預(yù)定應(yīng)變值下經(jīng)過多次加卸載，混凝土的應(yīng)力承載力不再下降，剩余應(yīng)變卸載，混凝土的應(yīng)力承載力不再下降，剩余應(yīng)變不再加大，卸載不再加大，卸載再加載曲線成為一穩(wěn)定的閉合環(huán)，再加載

14、曲線成為一穩(wěn)定的閉合環(huán)，環(huán)的上端稱穩(wěn)定點。將各次循環(huán)所得的穩(wěn)定點連以光環(huán)的上端稱穩(wěn)定點。將各次循環(huán)所得的穩(wěn)定點連以光滑曲線，即為穩(wěn)定點軌跡線，以滑曲線，即為穩(wěn)定點軌跡線，以ST表示。這也就是混表示。這也就是混凝土低周疲勞的極限包線。凝土低周疲勞的極限包線。 到達(dá)穩(wěn)定點所需的荷載循環(huán)到達(dá)穩(wěn)定點所需的荷載循環(huán)次數(shù)，取決于卸載時的應(yīng)變。次數(shù)，取決于卸載時的應(yīng)變。經(jīng)統(tǒng)計，在應(yīng)力經(jīng)統(tǒng)計，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上應(yīng)變曲線上升段以內(nèi)，普通約需升段以內(nèi)，普通約需3-4次；次；在下降段內(nèi)那么需在下降段內(nèi)那么需69次，才次，才干到達(dá)穩(wěn)定點。干到達(dá)穩(wěn)定點。經(jīng)察看和對比，穩(wěn)定點軌跡線經(jīng)察看和對比，穩(wěn)定點軌跡線的外形也與相應(yīng)

15、的包絡(luò)線或單的外形也與相應(yīng)的包絡(luò)線或單調(diào)加載全曲線的類似。它們之調(diào)加載全曲線的類似。它們之間的類似比值為：間的類似比值為：Ks=0.700.80平均為平均為0.75se0.5fc510次 ce cp彈性模量測定方法)N/mm(74.342 . 2102,5kcucfE 在進(jìn)展鋼筋混凝土構(gòu)造的抗震或其它受力形在進(jìn)展鋼筋混凝土構(gòu)造的抗震或其它受力形狀下的非線性分析時，需求運(yùn)用混凝土在荷載狀下的非線性分析時，需求運(yùn)用混凝土在荷載加卸和反復(fù)作用下的應(yīng)力加卸和反復(fù)作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，包括包應(yīng)變關(guān)系，包括包絡(luò)線、卸載和再加載曲線等的方程，可采用絡(luò)線、卸載和再加載曲線等的方程，可采用 過鎮(zhèn)海、張秀勤或文

16、獻(xiàn)過鎮(zhèn)海、張秀勤或文獻(xiàn) 建議的計算公式，前建議的計算公式，前者給出的結(jié)果與實驗曲線符合更好。者給出的結(jié)果與實驗曲線符合更好。 但是必需闡明，上述都是混凝土試件在短時但是必需闡明，上述都是混凝土試件在短時間數(shù)小時內(nèi)進(jìn)展加卸載實驗的結(jié)果，其數(shù)間數(shù)小時內(nèi)進(jìn)展加卸載實驗的結(jié)果，其數(shù)據(jù)和規(guī)律對于長期加、卸荷載的情況，當(dāng)然會據(jù)和規(guī)律對于長期加、卸荷載的情況，當(dāng)然會有所變化。有所變化。2.2偏心受壓偏心受壓 非均勻受壓非均勻受壓2.2.1實驗方法實驗方法 應(yīng)變梯度對混凝土的應(yīng)變梯度對混凝土的強(qiáng)度和變形性能的影響，強(qiáng)度和變形性能的影響，國內(nèi)外設(shè)計了多種棱柱國內(nèi)外設(shè)計了多種棱柱體的偏心受壓實驗加以體的偏心受壓實

17、驗加以研討。實驗按照控制截研討。實驗按照控制截面應(yīng)變方法的不同分作面應(yīng)變方法的不同分作三類三類1.等偏心距實驗等偏心距實驗(e0 =const) 按預(yù)定偏心距確定荷載位置，一次加載直至試件破壞為止。按預(yù)定偏心距確定荷載位置，一次加載直至試件破壞為止。試件的截面應(yīng)變隨荷載的增大而變化，應(yīng)變梯度逐漸增大，中試件的截面應(yīng)變隨荷載的增大而變化，應(yīng)變梯度逐漸增大，中和軸因混凝土受壓的塑性變形等緣由而向荷載方向有少量挪動。和軸因混凝土受壓的塑性變形等緣由而向荷載方向有少量挪動。3.等應(yīng)變梯度加載等應(yīng)變梯度加載1-2=const 試件由實驗機(jī)施加軸力試件由實驗機(jī)施加軸力N，在橫向有千斤頂施加彎矩，在橫向有千

18、斤頂施加彎矩M。實。實驗時按預(yù)定應(yīng)變梯度同時控制驗時按預(yù)定應(yīng)變梯度同時控制N和和M，使截面應(yīng)變平行地增大，使截面應(yīng)變平行地增大，應(yīng)變梯度堅持為一常值。應(yīng)變梯度堅持為一常值。2.全截面受壓，一側(cè)應(yīng)變?yōu)榱闳孛媸軌?，一?cè)應(yīng)變?yōu)榱?o) 截面中心的主要壓力截面中心的主要壓力(N1由實驗機(jī)施加。偏心壓力由實驗機(jī)施加。偏心壓力N2由液壓千斤頂施加，由液壓千斤頂施加，數(shù)值可調(diào)，使一側(cè)應(yīng)變?yōu)閿?shù)值可調(diào)，使一側(cè)應(yīng)變?yōu)榱?。截面?yīng)變分布一直成零。截面應(yīng)變分布一直成三角形，但應(yīng)變梯度漸增。三角形，但應(yīng)變梯度漸增。2.2.2主要實驗結(jié)果主要實驗結(jié)果 1.極限承載力極限承載力Np和相應(yīng)的最大應(yīng)變和相應(yīng)的最大應(yīng)變(1p)

19、試件破壞時的極限承載力隨荷載偏心距試件破壞時的極限承載力隨荷載偏心距eo的增大而降低，的增大而降低，但是均明顯高出按線性應(yīng)力圖但是均明顯高出按線性應(yīng)力圖彈性計算的承載力：彈性計算的承載力： 闡明混凝土塑性變形產(chǎn)生的截面非線性應(yīng)力分布，有利于承闡明混凝土塑性變形產(chǎn)生的截面非線性應(yīng)力分布，有利于承載力的提高。載力的提高。 )/6(10hebhfNce 在極限荷載下，試件截面在極限荷載下，試件截面的最大壓應(yīng)變的最大壓應(yīng)變(1p)達(dá)達(dá)3.03.510-3，隨偏心距的變化，隨偏心距的變化并不大。此應(yīng)變值顯著大于并不大。此應(yīng)變值顯著大于混凝土軸心受壓的峰值應(yīng)變混凝土軸心受壓的峰值應(yīng)變p ，闡明試件此時的最

20、外纖，闡明試件此時的最外纖維已進(jìn)入應(yīng)力維已進(jìn)入應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下應(yīng)變曲線的下降段。降段。2.破壞形狀破壞形狀混凝土棱柱體中心受壓的破壞混凝土棱柱體中心受壓的破壞過程和形狀如前述。過程和形狀如前述。偏心距較小偏心距較小(e00. 2h)的試件的試件 一開場加載，截面上就有拉應(yīng)力區(qū)。當(dāng)一開場加載，截面上就有拉應(yīng)力區(qū)。當(dāng)拉應(yīng)變超越混凝土的極限值，試件首先出拉應(yīng)變超越混凝土的極限值，試件首先出現(xiàn)橫向拉裂痕。并隨荷載的增大而向壓現(xiàn)橫向拉裂痕。并隨荷載的增大而向壓區(qū)延伸。接近極限荷載時，接近最大受壓區(qū)延伸。接近極限荷載時，接近最大受壓側(cè)出現(xiàn)縱向裂痕。荷載進(jìn)入下降段后，側(cè)出現(xiàn)縱向裂痕。荷載進(jìn)入下降段后，橫向

21、拉裂痕繼續(xù)擴(kuò)張和延伸，縱向受壓裂橫向拉裂痕繼續(xù)擴(kuò)張和延伸，縱向受壓裂痕也有較大擴(kuò)展。最終，試件因壓區(qū)面積痕也有較大擴(kuò)展。最終，試件因壓區(qū)面積減少，破裂加劇，也發(fā)生上、下部的相對減少，破裂加劇，也發(fā)生上、下部的相對轉(zhuǎn)動和滑移而破壞。轉(zhuǎn)動和滑移而破壞。 一切試件的三角形受壓破壞區(qū)，縱向長一切試件的三角形受壓破壞區(qū)，縱向長度約為橫向?qū)挾鹊亩燃s為橫向?qū)挾鹊?倍。壓碎區(qū)的長度和面倍。壓碎區(qū)的長度和面體積均隨偏心距的增大、截面壓區(qū)高體積均隨偏心距的增大、截面壓區(qū)高度的減小而逐漸減小。度的減小而逐漸減小。3.截面應(yīng)變截面應(yīng)變 實驗中量測的荷載與截實驗中量測的荷載與截面外側(cè)應(yīng)變面外側(cè)應(yīng)變1，2)的的全曲線如圖

22、。全曲線如圖。 荷載一側(cè)壓應(yīng)變荷載一側(cè)壓應(yīng)變1的全的全曲線與軸壓試件的應(yīng)力曲線與軸壓試件的應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€外形一樣。荷應(yīng)變?nèi)€外形一樣。荷載對側(cè)應(yīng)變載對側(cè)應(yīng)變2的變化那么的變化那么隨試件的偏心距而異。隨試件的偏心距而異。 e00. 2h的試件的試件2自始至終為受拉，其全曲線外形也與軸心受自始至終為受拉，其全曲線外形也與軸心受壓應(yīng)力壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€類似。應(yīng)變?nèi)€類似。 實驗過程中，沿截面高度布置變形傳感器量測到試件的平均應(yīng)實驗過程中，沿截面高度布置變形傳感器量測到試件的平均應(yīng)變，可繪制各級荷載作用下的截面應(yīng)變分布圖。幾乎一切的實驗變，可繪制各級荷載作用下的截面應(yīng)變分布圖。幾乎一切的實驗結(jié)果

23、都證明，無論荷載偏心距的大小、截面上能否有受拉區(qū)，從結(jié)果都證明，無論荷載偏心距的大小、截面上能否有受拉區(qū)，從開場加載直至試件破壞，截面平均應(yīng)變都符合平截面變形的條件。開場加載直至試件破壞，截面平均應(yīng)變都符合平截面變形的條件。4.中和軸位置的變化中和軸位置的變化 由截面應(yīng)變分布圖很容易確定偏心受壓試件的中和由截面應(yīng)變分布圖很容易確定偏心受壓試件的中和軸位置。剛開場加載，混凝土的應(yīng)力很低時，截面中軸位置。剛開場加載，混凝土的應(yīng)力很低時，截面中和軸位置接近于彈性計算的結(jié)果：和軸位置接近于彈性計算的結(jié)果：0125 . 0ehhxe 荷載增大荷載增大(e0 =const)后，混凝土的塑性變形和微裂痕逐漸

24、開展，后，混凝土的塑性變形和微裂痕逐漸開展，截面應(yīng)力發(fā)生非線性重分布，中和軸向荷載一側(cè)漸漸地漂移，壓截面應(yīng)力發(fā)生非線性重分布，中和軸向荷載一側(cè)漸漸地漂移，壓區(qū)面積減小。至極限荷載區(qū)面積減小。至極限荷載Np時，中和軸挪動的間隔可達(dá)時，中和軸挪動的間隔可達(dá)(0. 250. 4)h。2.2.3應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 在混凝土棱柱體的偏心受壓實驗中，雖然可以準(zhǔn)確地確定荷載在混凝土棱柱體的偏心受壓實驗中，雖然可以準(zhǔn)確地確定荷載的數(shù)值和位置，并量測到截面的應(yīng)變值和分布，但由于混凝土應(yīng)的數(shù)值和位置，并量測到截面的應(yīng)變值和分布，但由于混凝土應(yīng)力力-應(yīng)變的非線性關(guān)系，截面的應(yīng)力分布和數(shù)值仍不得而知。故偏應(yīng)變

25、的非線性關(guān)系，截面的應(yīng)力分布和數(shù)值仍不得而知。故偏心受壓情況下的混凝土應(yīng)力心受壓情況下的混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€不能直接用實驗數(shù)據(jù)繪制。應(yīng)變?nèi)€不能直接用實驗數(shù)據(jù)繪制。為了求得混凝土的偏心受壓應(yīng)力為了求得混凝土的偏心受壓應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，只能采取一些假定，應(yīng)變?nèi)€，只能采取一些假定，推導(dǎo)根本計算公式，并引人實驗數(shù)據(jù)進(jìn)展大量的運(yùn)算?，F(xiàn)有計算推導(dǎo)根本計算公式，并引人實驗數(shù)據(jù)進(jìn)展大量的運(yùn)算?，F(xiàn)有計算方法分兩類：方法分兩類：增量方程計算法。將加載過程劃分成多個微段，用增量方程計算法。將加載過程劃分成多個微段，用各荷載段的數(shù)據(jù)增量代入根本公式計算一一對應(yīng)的應(yīng)各荷載段的數(shù)據(jù)增量代入根本公式計算一一對應(yīng)的

26、應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系，作圖相連得應(yīng)力力和應(yīng)變關(guān)系，作圖相連得應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€；應(yīng)變?nèi)€；給定全曲線方程，擬合參數(shù)值。首先選定合理的全給定全曲線方程，擬合參數(shù)值。首先選定合理的全曲線數(shù)學(xué)方程，用最小二乘法作回歸分析，確定式中曲線數(shù)學(xué)方程，用最小二乘法作回歸分析，確定式中的參數(shù)值。兩類方法各有優(yōu)缺陷的參數(shù)值。兩類方法各有優(yōu)缺陷 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和計算方法進(jìn)展研討后的一致結(jié)論是，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和計算方法進(jìn)展研討后的一致結(jié)論是，應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€的外形與試件偏心距或應(yīng)變梯度無關(guān)，應(yīng)變?nèi)€的外形與試件偏心距或應(yīng)變梯度無關(guān)，即偏心受壓和軸心受壓可采用一樣的曲線方程。但是，即偏心受壓和軸心受壓可采用一樣的曲線方程

27、。但是，文獻(xiàn)對偏心受壓情況下的混凝土抗壓強(qiáng)度文獻(xiàn)對偏心受壓情況下的混凝土抗壓強(qiáng)度(fc,e)和相應(yīng)和相應(yīng)峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變(p,e給出了不全一樣的數(shù)值。給出了不全一樣的數(shù)值。 思索到這些結(jié)果來自不同的實驗和計算方法、試件思索到這些結(jié)果來自不同的實驗和計算方法、試件混凝土資料等，可以以為他們的主要結(jié)論根本一致?；炷临Y料等，可以以為他們的主要結(jié)論根本一致。 根據(jù)上述實驗結(jié)果和分析，過鎮(zhèn)海建議采用混凝土根據(jù)上述實驗結(jié)果和分析，過鎮(zhèn)海建議采用混凝土偏心抗壓強(qiáng)度偏心抗壓強(qiáng)度fc.e和相應(yīng)峰值應(yīng)變和相應(yīng)峰值應(yīng)變(p,e)隨偏心距隨偏心距(e0而變化的簡化計算式而變化的簡化計算式)/6(12 . 02 .

28、10,heffpepcec 實際曲線和實驗結(jié)實際曲線和實驗結(jié)果的比較如圖。果的比較如圖。 按上式計算，軸心按上式計算，軸心受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件e0=0)得得1，受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件(e0)得得1.2。2.3偏心受拉和彎曲受拉偏心受拉和彎曲受拉 研討和確定應(yīng)變力梯度對混凝土受拉的影響研討和確定應(yīng)變力梯度對混凝土受拉的影響 混凝土偏心受拉性能的已有實驗研討較少，且所得混凝土偏心受拉性能的已有實驗研討較少，且所得結(jié)論不全一致結(jié)論不全一致: 文獻(xiàn)文獻(xiàn)2-8經(jīng)過實驗研討得出的結(jié)論是，偏心受拉的經(jīng)過實驗研討得出的結(jié)論是，偏心受拉的應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與軸心受拉的一樣；應(yīng)變關(guān)系與軸心受拉的一樣； 文獻(xiàn)文獻(xiàn)2-9那么以

29、為應(yīng)變梯度的存在提高了混凝土的那么以為應(yīng)變梯度的存在提高了混凝土的受拉峰值應(yīng)變，應(yīng)力受拉峰值應(yīng)變，應(yīng)力-應(yīng)變曲線有所不同，給出了由直應(yīng)變曲線有所不同，給出了由直線段和曲線段組成的上升段曲線方程；線段和曲線段組成的上升段曲線方程； 文獻(xiàn)文獻(xiàn)2-10,2-11討論了混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度討論了混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度 (ft,f) 計計算方法的改良；算方法的改良； 文獻(xiàn)文獻(xiàn)1-31比較了系統(tǒng)的偏心受拉和彎曲實驗，量測比較了系統(tǒng)的偏心受拉和彎曲實驗，量測了應(yīng)力了應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€，給出混凝土偏心受拉性能的普通應(yīng)變?nèi)€，給出混凝土偏心受拉性能的普通規(guī)律和相應(yīng)的計算式。規(guī)律和相應(yīng)的計算式。1.破壞過程破壞過程 不

30、同荷載偏心距的受拉試件，加載后截面上不同荷載偏心距的受拉試件，加載后截面上產(chǎn)生不均勻應(yīng)力分布：產(chǎn)生不均勻應(yīng)力分布：到達(dá)極限荷載時，首先在試件的最大受拉邊出到達(dá)極限荷載時，首先在試件的最大受拉邊出現(xiàn)裂痕；現(xiàn)裂痕；裂痕垂直于拉應(yīng)力方向，沿截面向另一側(cè)延伸，裂痕垂直于拉應(yīng)力方向，沿截面向另一側(cè)延伸，承載力逐漸下降，最終將試件斷裂成兩截；承載力逐漸下降，最終將試件斷裂成兩截；試件普通只需一條裂痕，由初始裂痕開展為斷試件普通只需一條裂痕，由初始裂痕開展為斷裂裂痕；裂裂痕；試件的破壞形狀和斷口特征與軸心受拉試件的試件的破壞形狀和斷口特征與軸心受拉試件的一樣，不同偏心距試件也無區(qū)別。一樣，不同偏心距試件也無

31、區(qū)別。2.極限抗拉強(qiáng)度和塑性影響系數(shù)極限抗拉強(qiáng)度和塑性影響系數(shù) 試件破壞時的極限拉力試件破壞時的極限拉力Np隨荷隨荷載偏心距載偏心距eo的增大而降低，實驗的增大而降低，實驗數(shù)據(jù)如圖。數(shù)據(jù)如圖。 圖中可看到實驗值均高于按彈脆圖中可看到實驗值均高于按彈脆性資料計算的實際值：性資料計算的實際值：)/6(10hebhfNte 但是，提高的幅度小于偏心受壓的類似情況。這闡明混凝土但是，提高的幅度小于偏心受壓的類似情況。這闡明混凝土受拉塑性變形的開展有限，截面應(yīng)力重分布的變化較小。受拉塑性變形的開展有限，截面應(yīng)力重分布的變化較小。 矩形截面的混凝土偏心受拉和受彎試件，按照彈性資料截面矩形截面的混凝土偏心受

32、拉和受彎試件，按照彈性資料截面直線應(yīng)力分布計算的最大拉應(yīng)力，即為彎曲抗拉強(qiáng)度直線應(yīng)力分布計算的最大拉應(yīng)力，即為彎曲抗拉強(qiáng)度ft,f。它與。它與軸心抗拉強(qiáng)度的比值軸心抗拉強(qiáng)度的比值，即為截面抵抗矩塑性影響系數(shù)：，即為截面抵抗矩塑性影響系數(shù)：)61 (0,hebhfNfftptft偏心受拉偏心受拉受彎受彎26bhfMtp 對于彈脆性資料對于彈脆性資料,1，在坐標(biāo)上為，在坐標(biāo)上為一對角直線一對角直線,全部數(shù)據(jù)均在直線的上方，闡全部數(shù)據(jù)均在直線的上方，闡明非彈性的混凝土資料明非彈性的混凝土資料 1，經(jīng)回歸分析，經(jīng)回歸分析得：得： 軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件eo=0,那么那么 =1；受彎構(gòu)件；受彎構(gòu)件eo

33、= =1. 51?，F(xiàn)實上，?，F(xiàn)實上，構(gòu)件的塑性影響系數(shù)構(gòu)件的塑性影響系數(shù)還與混凝土的強(qiáng)度等級、試件截面高度等有還與混凝土的強(qiáng)度等級、試件截面高度等有關(guān)?；炷恋膹?qiáng)度等級越高，塑性變形開展小，關(guān)?；炷恋膹?qiáng)度等級越高，塑性變形開展小，值偏低。當(dāng)值偏低。當(dāng)fcu=25.36 N/mm2增大至增大至74.05 N/mm2，受彎構(gòu)件的實驗平均值由，受彎構(gòu)件的實驗平均值由 =1. 76降為降為1. 35 。)61 (0,hebhfNfftptft偏心受拉偏心受拉受彎受彎26bhfMtp)/6 (11)/6 (51. 177. 051. 1 ( )/6 (51. 177. 051. 1000hehebhfNhetp或 軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件eo=0,那么那么 =1；受；受彎構(gòu)件彎構(gòu)件eo= =1. 51?，F(xiàn)實上，構(gòu)?，F(xiàn)實上，構(gòu)件的塑性影響系數(shù)件的塑性影響系數(shù)還與混凝土的還與混凝土的強(qiáng)度等級、試件截面高度等有關(guān)。強(qiáng)度等級、試件截面高度等有關(guān)?；炷恋膹?qiáng)度等