多種強(qiáng)度混凝土連續(xù)澆筑樁基礎(chǔ)可行性研究

1、2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作2.1實(shí)驗(yàn)試樣的制作本試驗(yàn)所涉及的混凝土配合比參考了中華人民共和國混凝土配合比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2中有關(guān)計(jì)算混凝土配合比的相關(guān)內(nèi)容，本試驗(yàn)自主設(shè)計(jì)出了規(guī)范內(nèi)所不包含的其他二十四種混凝土配合比。在混凝土所用水泥、粗細(xì)骨料、拌合用水和模具選用及制作嚴(yán)格按照混凝土試驗(yàn)力學(xué)性能試驗(yàn)規(guī)范3中所提出的要求執(zhí)行，經(jīng)檢測(cè)試驗(yàn)及測(cè)量水泥、粗細(xì)骨料、拌合用水及模具基本滿足規(guī)范要求。2.1.1配合比的選取本試驗(yàn)為接軌實(shí)際工程，所用混凝土的配合比按泵送混凝土要求設(shè)計(jì)，這符合國內(nèi)外樁基施工所用混凝土的實(shí)際施工情況。本試驗(yàn)所用混凝土采用普通硅酸鹽水泥，且每方用量大于等于300kg；粗骨料采用連續(xù)二級(jí)配的碎石（粗骨料只

2、含有小石和中石），針片狀顆粒含量符合規(guī)范要求其值小于9%。目前國內(nèi)所用泵送混凝土機(jī)械所用輸送管管徑一般為125mm或150mm，本文假設(shè)樁基工程上所用的泵送混凝土機(jī)械輸送管管徑為150mm，泵送高度50m，粗骨料粒徑滿足骨料最大公稱粒徑與輸送管徑之比1：3的要求；細(xì)骨料采用中砂（人工砂），其公稱粒徑在315m篩孔的篩子中過，其顆粒含量大于20%，砂率在35%45%之間。試配時(shí)坍落度按下式計(jì)算： Ts = Tr +T （2.1.1）式中：Ts為本文設(shè)計(jì)的泵送混凝土所要達(dá)到的坍落度值； Tr 為施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土入泵時(shí)的坍落度值； T為試驗(yàn)測(cè)得的混凝土出拌合樓到入泵之間內(nèi)的坍落度損失值。結(jié)合中國四川省

3、西昌市錦屏二級(jí)水電站引水隧洞施工中的混凝土澆筑工程經(jīng)驗(yàn)，本試驗(yàn)泵送坍落度（T s）確定為170mm。本試驗(yàn)所用混凝土標(biāo)號(hào)有C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42、C43、C44、C45、C46、C47、C48、C49及C50等30種強(qiáng)度。配制強(qiáng)度按下式計(jì)算： cu，0cu，k+1.645 （2.1.2）式中：cu，0為混凝土配制強(qiáng)度（MPa）； cu，k為混凝土試驗(yàn)塊抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，這里取設(shè)計(jì)泵送混凝土強(qiáng)度等級(jí)值（MPa）； -混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（MPa），C2

4、1C45取5.0，C45C50取6.0?；炷了z比按下式計(jì)算： W / B = ( a × b ) / ( cu,0 + a × b × b ) (2.1.3）式中：W / B 為每立方米混凝土拌合用水的質(zhì)量與所用膠凝材料質(zhì)量比值； a、b 為回歸系數(shù)，a 取0.53、b取0.20； b 為膠凝材料28d膠砂強(qiáng)度， b =1.1 × f × s × ce,g,其中本試驗(yàn)沒用用到粉煤灰和粒化高爐礦渣粉，所以、s 粉煤灰影響系數(shù)f和?；郀t礦渣粉影響系數(shù)s的值都取1.0。ce,g 為試驗(yàn)用水泥強(qiáng)度等級(jí)值（Mpa）。本試驗(yàn)混凝土用水量按照

5、規(guī)范上的計(jì)算公式，公式見（2.1.4）：mw=mws ( 1 - ) （2.1.4）式中：mw為每立方米混凝土用水量（kg）；mws為滿足實(shí)際坍落度要求的每立方米混凝土用水量（kg）。 規(guī)范中給出90mm坍落度的用水量見表2.1.1，以此為基礎(chǔ)計(jì)算，混凝土坍落度每增大20mm相應(yīng)用水量則要增加5kg。本試驗(yàn)混凝土坍落度根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取值為170mm，骨料最大粒徑40.0mm(本試驗(yàn)取值40.0mm)，相應(yīng)的mws取值為215kg；為外加劑的減水率（%），本試驗(yàn)值取0。表2.1.1 坍落度取值表拌合物稠度碎石最大粒徑（mm）項(xiàng)目指標(biāo)16.020.031.540.0坍落度（mm）1030200185

6、175165355021019518517555702202051951857590230215205195注：此表來源于JGJ55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程。本試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的混凝土42.5水泥和32.5水泥用量（mc）按下式計(jì)算：mc= mw / ( W / B ) （2.1.5）規(guī)范中要求混凝土坍落度大于60mm時(shí)的砂率，坍落度增大20mm、砂率增大1%的幅度予以調(diào)整。最終砂率的選取按表2.1.2進(jìn)行調(diào)整后取值。表2.1.2 水膠比（W/B）值選取表水膠比（W/B）碎石最大粒徑（mm）16.020.040.00.403035293427320.503338323730350.6036

7、41354033380.70394438433641 注：此表來源于JGJ55-2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程。 砂率的計(jì)算公式： Ss = ms / ( mg+ms ) × 100% (2.1.6)式中 Ss 為砂率（%）； mg為每立方米混凝土粗骨料用量（kg）；ms為每立方米混凝土細(xì)骨料用量（kg）。采用質(zhì)量法計(jì)算粗骨料及細(xì)骨料用量，按下式計(jì)算：mc+mg+ms+mw=ma （2.1.7）式中mc為每立方米混凝土水泥的用量（kg）； mg為每立方米混凝土小石和中石的用量（kg）； ms為每立方米混凝土人工砂（中砂）的用量（kg）； mw為每立方米混凝土用水的量（kg）； ma

8、為每立方米混凝土的實(shí)測(cè)總質(zhì)量（kg），該值取用了三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院彭剛教授所測(cè)出的結(jié)果，ma取值在24002500kg之間。本試驗(yàn)所用模具體積為m3，所有用量應(yīng)乘以一個(gè)體積換算系數(shù)0.002688得混凝土配制中的實(shí)際用量。在實(shí)際配制中，試驗(yàn)拌合過程中混凝土?xí)幸欢ǖ膿p失，為了彌補(bǔ)這一損失本試驗(yàn)加上1%的混凝土損失量。表2.1.3中列出了本文試驗(yàn)設(shè)計(jì)的混凝土中各種骨料、用水量、水泥及砂率的值，用水量固定不變，水泥用量隨著強(qiáng)度的增長(zhǎng)逐漸增多。表2.1.3 混凝土各材料使用質(zhì)量混凝土標(biāo)號(hào)水泥標(biāo)號(hào)水泥（kg）砂率（%）砂（kg）小石（kg）中石（kg）水（kg）C2132.50.9639%1.89

9、1.211.810.58C220.981.881.201.800.58C231.011.871.201.790.58C241.051.861.191.780.58C251.131.781.191.780.58C261.161.771.181.770.58C271.191.761.171.760.58C281.221.741.161.740.58C291.251.731.161.730.58C3042.51.011.901.191.780.58C311.031.891.181.770.58C321.051.881.181.760.58C331.081.871.171.760.58C341.101

10、.861.161.750.58C351.1238%1.781.191.780.58C361.151.771.181.770.58C371.171.761.181.760.58C381.191.751.171.750.58C391.221.751.161.750.58C401.241.741.161.740.58C411.261.731.151.730.58C421.291.721.151.720.58C431.311.711.141.710.58C441.331.701.131.700.58C451.361.691.121.690.58C461.421.671.111.670.58C471.4

11、41.661.111.660.58C481.471.651.101.650.58C491.491.641.101.640.58C501.521.631.091.630.582.1.2試樣制備2.1.2.1水泥和水試驗(yàn)中C21C29強(qiáng)度等級(jí)的混凝土采用中國湖北省黃石市生產(chǎn)的華新牌32.5復(fù)合硅酸鹽水泥（GB175-2007 XK23-201-03374）；C30C50強(qiáng)度等級(jí)的混凝土則用中國湖北省赤壁市生產(chǎn)的華新牌42.5普通硅酸鹽水泥（GB175-2007 XK08-001-00037）。混凝土拌合用水則采用瑞康牌純凈水滿足規(guī)范要求4。2.1.2.2粗、細(xì)骨料細(xì)骨料采用湖北省宜昌市產(chǎn)的人工砂，

12、其公稱粒徑315m篩孔的顆粒含量大于等于20%，表觀密度為2564kg/m3，吸水率為0.67%，針片狀含量為2.1%。人工砂如圖2.1所示。 圖2.1 人工砂 圖2.2 花崗巖骨料粗骨料采用湖北省宜昌市三峽庫區(qū)產(chǎn)的花崗巖如圖2.2所示，密度2.6352.931g/ml，用點(diǎn)荷載試驗(yàn)測(cè)出花崗巖粗骨料強(qiáng)度77.57Mpa。2.1.2.3模具本試驗(yàn)采用自制木模，MHL-320X70X120mm。自己木模內(nèi)表面光滑且平整，無砂眼、裂紋及劃痕等。組裝后內(nèi)部尺寸誤差為公稱尺寸的±0.18%，且小于±1mm。自制木模組裝后其相鄰側(cè)面和各側(cè)面與底板上表面之間的夾角成90°直角，

13、誤差小于±0.3°，連接處的縫隙寬度最大值小于0.2mm。 圖2.3 試驗(yàn)中所用自制木模示意圖2.1.3混凝土試塊養(yǎng)護(hù)本試驗(yàn)按照規(guī)范普通混凝土試驗(yàn)力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002中5.2章節(jié)規(guī)定，混凝土試塊制備完成后在室內(nèi)溫度為20的環(huán)境中靜置24小時(shí)。拆模后立即放入準(zhǔn)備好的水箱中養(yǎng)護(hù)28d（此時(shí)間從攪拌加水開始計(jì)時(shí)），水箱中為飽和的Ca(OH)2溶液，溫度控制在20±2。水箱內(nèi)有足夠的空間確保每塊混凝土放置的位置間隔23cm。2.1.4試驗(yàn)試塊分別在每種強(qiáng)度混凝土試塊的基礎(chǔ)上鉆取五個(gè)圓柱體50X100的混凝土試樣。作為一種人工制作的建筑材料，混凝

14、土在制作過程中不可避免的會(huì)有人為影響因素參雜在里面，導(dǎo)致混凝土中存在氣泡、孔洞等不可避免的因素。在高圍壓的條件下，混凝土試樣表面的氣泡等缺陷會(huì)損壞試驗(yàn)中所用的外橡膠套，導(dǎo)致液壓油進(jìn)入橡膠套內(nèi)層從而影響環(huán)向應(yīng)變的測(cè)量值。為避免此類影響因素，采用相對(duì)混凝土試塊強(qiáng)度高一等級(jí)的砂漿進(jìn)行第一次修補(bǔ)，在的Ca(OH)2的飽和溶液中養(yǎng)護(hù)3d（此時(shí)間從第一次修補(bǔ)砂漿攪拌加水開始計(jì)時(shí)）。后對(duì)試樣進(jìn)去磨平、第二次修補(bǔ)，再在的Ca(OH)2的飽和溶液中養(yǎng)護(hù)3d（此時(shí)間從第二次修補(bǔ)砂漿攪拌加水開始計(jì)時(shí)）。圖2.4 混凝土試驗(yàn)塊正視圖 圖2.5 混凝土試驗(yàn)塊俯視圖2.2試驗(yàn)儀器本試驗(yàn)采用的TOP INDUSTRIE自適

15、應(yīng)全自動(dòng)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)由法國TOP INDUSTRIE公司生產(chǎn)如圖2.6。是一套多功能的精密儀器設(shè)備，可用于巖石和混凝土等材料的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)可應(yīng)用于土木工程、水電、石油和地礦等測(cè)試領(lǐng)域，可以完成的試驗(yàn)包括：（1） 常規(guī)的巖石（混凝土）力學(xué)試驗(yàn)；（2） 單軸壓試驗(yàn)；（3） 排水或不排水靜水壓力壓縮試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)；（4） 巖石力學(xué)和常規(guī)滲透試驗(yàn)；（5） 巖石力學(xué)-化學(xué)耦合試驗(yàn)；（6） 三軸壓縮條件下的滲透試驗(yàn)；（7） 巖石力學(xué)流變?cè)囼?yàn)；（8） 靜水壓力壓縮流變?cè)囼?yàn)；（9） 單軸和三軸壓縮流變?cè)囼?yàn)；（10） 溫度條件下的巖石力學(xué)試驗(yàn)和巖石力學(xué)-化學(xué)耦合試驗(yàn)；TOP INDUSTRIE自適應(yīng)全

16、自動(dòng)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)采用3臺(tái)壓力/體積控制高壓液壓泵分別用于控制軸向應(yīng)力（偏應(yīng)力），徑向應(yīng)力（圍壓）和孔隙壓力（反壓）。該實(shí)驗(yàn)機(jī)主要的技術(shù)參數(shù)如下：1）三軸實(shí)驗(yàn)機(jī)（1） 最大圍壓：600bar；（2） 最高操作溫度：90；（3） 偏壓室承受最大壓力：1000bar；2個(gè)LVDT傳感器和1個(gè)環(huán)向位移傳感器用于測(cè)量試樣的實(shí)際變形。2）高壓液壓泵（1） 軸向高壓液壓泵：1000bar；（2） 圍壓和孔壓高壓液壓泵：600bar；（3） 體積容量：56ml；（4） 最大流速：16.7ml/mn；（5） 軸向高壓液壓泵最小流速：0.00084ml/mn；（6） 圍壓和孔壓高壓液壓泵最小流速：0.00063

17、ml/mn。圖2.6 TOP INDUSTRIE自適應(yīng)全自動(dòng)巖石三軸實(shí)驗(yàn)機(jī) 圖2.7 巖石三軸實(shí)驗(yàn)機(jī)操作面板 圖2.8 巖石三軸實(shí)驗(yàn)機(jī)控制電腦2.3試驗(yàn)方案本試驗(yàn)主要進(jìn)行了圍壓為0Mpa、5Mpa和10Mpa情況下的單軸試驗(yàn)及假三軸試驗(yàn)，其試驗(yàn)條件及試樣個(gè)數(shù)如表2.1.4：表2.1.4 本試驗(yàn)試驗(yàn)方案 圍壓混凝土標(biāo)號(hào)0Mpa5Mpa10MpaC213個(gè)3個(gè)3個(gè)C223個(gè)3個(gè)3個(gè)C233個(gè)3個(gè)3個(gè)C243個(gè)3個(gè)3個(gè)C253個(gè)3個(gè)3個(gè)C263個(gè)3個(gè)3個(gè)C273個(gè)3個(gè)3個(gè)C283個(gè)3個(gè)3個(gè)C293個(gè)3個(gè)3個(gè)C303個(gè)3個(gè)3個(gè)C313個(gè)3個(gè)3個(gè)C323個(gè)3個(gè)3個(gè)C333個(gè)3個(gè)3個(gè)C343個(gè)3個(gè)3個(gè)C3

18、53個(gè)3個(gè)3個(gè)C213個(gè)3個(gè)3個(gè)C363個(gè)3個(gè)3個(gè)C373個(gè)3個(gè)3個(gè)C383個(gè)3個(gè)3個(gè)C393個(gè)3個(gè)3個(gè)C403個(gè)3個(gè)3個(gè)C413個(gè)3個(gè)3個(gè)C423個(gè)3個(gè)3個(gè)C433個(gè)3個(gè)3個(gè)C443個(gè)3個(gè)3個(gè)C453個(gè)3個(gè)3個(gè)C463個(gè)3個(gè)3個(gè)C473個(gè)3個(gè)3個(gè)C483個(gè)3個(gè)3個(gè)C493個(gè)3個(gè)3個(gè)C503個(gè)3個(gè)3個(gè)2.4小結(jié)本章主要對(duì)本試驗(yàn)所制作混凝土試樣的粗細(xì)骨料、拌合用水、水泥等材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)及物理參數(shù)進(jìn)行說明。同時(shí)闡述混凝土試樣配比設(shè)計(jì)計(jì)算公式和混凝土試樣制作詳細(xì)過程。在試驗(yàn)開始前，対已鉆好的圓柱體50X100混凝土試樣進(jìn)行篩選、修補(bǔ)、養(yǎng)護(hù)、再修補(bǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹并測(cè)得了室內(nèi)溫度條件下圓柱體50X100

19、混凝土試樣的基本物理參數(shù)。詳細(xì)的說明了TOP INDUSTRIE自適應(yīng)全自動(dòng)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的工作原理、設(shè)備性能及技術(shù)參數(shù)等。為后續(xù)試驗(yàn)提供支持。3試驗(yàn)結(jié)論及數(shù)據(jù)分析鋼筋和混凝土這兩種性質(zhì)完全不同的材料構(gòu)成了樁基礎(chǔ)中混凝土結(jié)構(gòu)，它們共同承擔(dān)和傳遞來至上部建筑物或構(gòu)筑物施加的荷載?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)和自身變形性能是設(shè)計(jì)和分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。普通混凝土是以水泥為主要膠凝材料，按照相應(yīng)的配合比加入細(xì)骨料、粗骨料和水，有時(shí)還根據(jù)不同的目的添加不同的外加劑。目前國內(nèi)外通過大量的試驗(yàn)研究表明混凝土材料不是一種線彈性材料（非線彈性材料），其應(yīng)力-應(yīng)變的曲線關(guān)系現(xiàn)在已經(jīng)有很多的研究成果。許多規(guī)范上都給出了混

20、凝土彈性模量Ec的常值，此Ec值只能用以分析混凝土結(jié)構(gòu)在受力初期彈性階段的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，但是混凝土在受壓情況下的受壓去塑性變形、鋼筋屈服和混凝土達(dá)到抗壓強(qiáng)度后的應(yīng)力下降等一些列曲線變形都無法有單一的彈性模量值來解釋。因此需要用曲線上的特殊點(diǎn)和線來對(duì)混凝土受壓性能變化全過程曲線進(jìn)行描述。畫出混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其原點(diǎn)處的切線所確定的斜率即為原點(diǎn)模量E0（也就是規(guī)范中所說的彈性模量Ec、）；曲線上任一點(diǎn)的切線所確定的斜率即為該點(diǎn)的切線模量Es；原點(diǎn)與曲線上任一一點(diǎn)的割線所確定的斜率即為該點(diǎn)的割線模量Es；原點(diǎn)沿著環(huán)向應(yīng)變曲線所做切線的斜率即為切線泊松比。通過以上幾個(gè)模量參數(shù)可以很好的描述混

21、凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。規(guī)范上所采用的圓柱體試塊尺寸一般為100X200mm、150X300mm、200X400mm三種，其高度是直徑的2倍3。本試驗(yàn)所采用的混凝土試樣直徑為50mm，其高度為100mm，直徑與高度之比為0.55。通過大量試驗(yàn)表明試驗(yàn)方法和所選用的試驗(yàn)機(jī)械對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度有相當(dāng)大的影響。試樣在試驗(yàn)過程中單相受壓時(shí)，試樣軸向壓縮，環(huán)向擴(kuò)張，由于混凝土與TOP INDUSTRIE自適應(yīng)全自動(dòng)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)墊片力學(xué)性能存在差異，TOP INDUSTRIE自適應(yīng)全自動(dòng)巖石三軸試驗(yàn)機(jī)墊片的環(huán)向應(yīng)變明顯小于混凝土的環(huán)向應(yīng)變。墊片通過其接觸面上的摩擦力約束混凝土試件的環(huán)向應(yīng)變，導(dǎo)致墊片附近混

22、凝土試樣處于非單軸受壓狀態(tài)，離墊板越近環(huán)向約束越大，混凝土破壞時(shí)形成兩個(gè)對(duì)頂?shù)慕清F形破壞面，抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)值比沒有約束的情況高。為減小混凝土試件與三軸試驗(yàn)機(jī)墊片之間的摩擦力，在混凝土試樣兩端表面涂一些潤滑油（本試驗(yàn)采用的是液壓油），可以近似的看作環(huán)向變形不受約束，整個(gè)試件近似處于單向受壓狀態(tài)，將沿平行于壓力的作用方向產(chǎn)生條形裂縫而破壞 6。 3.1混凝土單軸試驗(yàn)3.1.1混凝土單軸試驗(yàn)理論許多學(xué)者和工程師們所做的混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)研究成果表明，試樣形狀及試樣尺寸對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值有較大的影響。雖然同種強(qiáng)度混凝土采用的試樣形狀和試樣尺寸不同時(shí)，混凝土試樣的破壞過程和形態(tài)大致相同，但得到的抗壓強(qiáng)度

23、實(shí)測(cè)值值因試件受力條件不同和尺寸效應(yīng)而有所差別。大量試驗(yàn)研究指出混凝土試樣的尺寸越小，其測(cè)得的強(qiáng)度值越高；加載速度對(duì)混凝土試樣強(qiáng)度也有影響，加載速度越快，測(cè)得的強(qiáng)度值越高；混凝土成型后的齡期及混凝土試樣所處環(huán)境對(duì)混凝土試樣的強(qiáng)度也有一定的影響，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度開始較快，后來逐漸變慢?；炷猎嚇訂屋S受壓的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系對(duì)研究混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和受力變形都是很重要的依據(jù)，同時(shí)也是二軸及三軸混凝應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系研究的基礎(chǔ)。本試驗(yàn)采用單調(diào)加載方式，即荷載從初始值開始單調(diào)增加至試件破壞。在本試驗(yàn)儀器上測(cè)得混凝土應(yīng)力-應(yīng)變的上升段。如圖3.1所示A點(diǎn)為比例極限點(diǎn)

24、（0.3c0.4c），此時(shí)混凝土內(nèi)部應(yīng)力較小，骨料和水泥石的接觸面上形成了微裂隙，這是由粗細(xì)骨料和水泥結(jié)晶體受力產(chǎn)生的彈性變形引起的，因此微裂隙又稱為粘結(jié)裂隙 5。圖3.1 混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線隨著應(yīng)力逐漸增大，混凝土試樣中的水泥凝膠體出現(xiàn)塑性變形，微裂縫逐漸發(fā)育并伴隨著新裂縫的出現(xiàn)，混凝土表現(xiàn)出明顯的塑性性能。如圖3.1（混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線）所示B點(diǎn)為階段臨界點(diǎn)（0.8 c 0.9 c），此點(diǎn)可作為混凝土長(zhǎng)期荷載作用下抗壓強(qiáng)度值。在B點(diǎn)處混凝土試樣中存在的彈性應(yīng)變能大于裂隙發(fā)展所需的能量，從而形成裂隙快速擴(kuò)展，這時(shí)裂隙處于不穩(wěn)定狀態(tài)，直至極限點(diǎn)C。雖然在這一階段的應(yīng)力值變化不大，但是裂縫發(fā)

25、展迅速，變形速度加快。這時(shí)的峰值應(yīng)力peak就作為混凝土的抗壓強(qiáng)度c，峰值應(yīng)力peak對(duì)應(yīng)的應(yīng)變稱為峰值軸向應(yīng)變peak。 許多研究人員及工程師為了分析混凝土結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力情況，需要準(zhǔn)確的繪制混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，為了擬合出混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，提出了不同的曲線方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式。其中比較簡(jiǎn)單實(shí)用，也是目前較常用的有美國Hognestad建議的方程和德國Rusch建議的方程。為本試驗(yàn)測(cè)得的是上升段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)所以只列出了兩個(gè)建議方程的上升段部分。Hognestad應(yīng)力-應(yīng)變曲線建議方程和Rusch應(yīng)力-應(yīng)變曲線建議方程兩者的上升段相同，即：上升段： p時(shí)： = c 2 / p -

26、( / p )2 （3.1.1）在研究混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布中，以下幾種模量分析研究不可缺少的參數(shù)，歐洲國際混凝土委員會(huì)CEB和國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)FIP中提到過峰值應(yīng)力peak與峰值軸向應(yīng)變peak的比值的意義。其實(shí)峰值應(yīng)力peak與峰值軸向應(yīng)變peak的比值在混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖上相對(duì)其他幾種模量可以直觀的確定。本文將峰值應(yīng)力peak與峰值軸向應(yīng)變peak的比值定義為一種特殊的變形模量即視模量。視模量的關(guān)系式將在下面給出。3.1.1.1混凝土的彈性模量 此處所說的混凝土的彈性模量實(shí)質(zhì)上是混凝土的初始彈性模量，它與混凝土彈性模量在數(shù)值上近似相等?；炷猎诨炷猎嚇訂屋S試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)

27、系曲線上做原點(diǎn)處的切線，此切線的斜率即可看做混凝土的初始彈性模量E0（原點(diǎn)切線模量）如圖3.1所示，OA直線的斜率，OA與x軸的夾角為0，E0的計(jì)算公式見式3.1.2：E0 = tan0 （3.1.2）式中：0為圖3.1中直線OA與x軸的夾角。 中國建筑科學(xué)研究院對(duì)混凝土試驗(yàn)塊做了大量試驗(yàn)來研究分析混凝土彈性模量，給出了混凝土彈性模量與相應(yīng)的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值cu之間的關(guān)系：E0 = 105 / ( 2.2 + 34.7 / cu,k ) （3.1.3） 歐洲國際混凝土委員會(huì)CEB和國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)FIP也給出了混凝土彈性模量與相應(yīng)的圓柱體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值c之間的關(guān)系式。其關(guān)系式與中國建筑

28、科學(xué)研究院給出的關(guān)系式還是有一定的差異5。3.1.1.2混凝土的切線模量隨著應(yīng)力的逐漸大混凝土已進(jìn)入了下一階段（即彈塑性階段），起先的變形模量（初始的彈性模量E0）已不能準(zhǔn)確反映這時(shí)的混凝土試樣的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。因此應(yīng)采用切線模量Es來反映混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變情況，如在應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖上所示，在曲線上任一點(diǎn)處做切線NM，直線NM的斜率即為該點(diǎn)的切線模量，記為Es，表達(dá)式為: Es = tan = d / d （3.1.4）混凝土的切線模量是一個(gè)隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)增大而減小的變值。應(yīng)力很小時(shí)，其值與混凝土的初始彈性模量近似相等；而在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的峰值點(diǎn)，其值為零。在混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的上升

29、段，切線模量為正值。3.1.1.3混凝土的割線模量 對(duì)于這個(gè)變形模量，規(guī)范及許多學(xué)者已給出了很明確的概念6-8。原點(diǎn)O至曲線任一點(diǎn)B處直線OB的斜率，稱為任意點(diǎn)的割線模量Es或變形模量。它的表達(dá)式為：Es = tan 1 = E0 (3.1.5)式中：為混凝土的受壓變形塑形系數(shù)。與混凝土所受應(yīng)力的大小有關(guān)，其值可由應(yīng)力-應(yīng)變曲線方程計(jì)算確定，它隨應(yīng)變的增大而單調(diào)減小7。3.1.1.4混凝土視模量混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線上可以準(zhǔn)確的確定峰值應(yīng)力peak的值和峰值軸向應(yīng)變peak的值。視模量實(shí)際上就是混凝土軸向應(yīng)力達(dá)到峰值應(yīng)力peak與其對(duì)應(yīng)的軸向應(yīng)變（峰值軸向應(yīng)變peak）時(shí)的坐標(biāo)與原點(diǎn)O連線O

30、C所確定斜率。公式如3.1.6：EL= tan 2 = peak / peak （3.1.6）不同圍壓下不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土對(duì)應(yīng)的最大軸向（偏壓）應(yīng)力-軸向應(yīng)變關(guān)系曲線見圖3.128。3.1.2樁身混凝土圍壓為0MPa時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 圍壓為0MPa時(shí)混凝土試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖如下： 圖3.2 C21混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.3 C22混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.4 C23混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.5 C24混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.6 C25混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.7 C26混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.8 C27混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.9 C28混凝土應(yīng)

31、力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.10 C29混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.11 C30混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.12 C31混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.13 C32混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.14 C33混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.15 C34混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.16 C35混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.17 C36混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.18 C37混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.19 C38混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.20 C39混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.21 C40混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.22 C41混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.23

32、 C42混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.24 C43混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.25 C44混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.26 C45混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.27 C46混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.28 C47混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.29 C48混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.30 C49混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.31 C50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.32 圍壓0MPa時(shí)C21C50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線全圖當(dāng)圍壓為0MPa時(shí)的混凝土試驗(yàn)也就是混凝土單軸壓縮試驗(yàn)。單軸抗壓強(qiáng)度不僅是決定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的唯一依據(jù)，還是確定最基本、最重要的力學(xué)特性指標(biāo)，如初始彈

33、性模量（E0）、峰值軸向應(yīng)變（peak）、切線泊松比（）、延性指數(shù)、破壞形態(tài)、多軸強(qiáng)度和變形等的特征和數(shù)值的最主要因素和參數(shù)。從圍壓為0MPa混凝土單軸抗壓試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以看出以下兩點(diǎn)規(guī)律。隨著混凝土等級(jí)的提高，混凝土材料的彈性模量（E0）、切線模量（ES）、割線模量（ES）、峰值軸向應(yīng)變（peak）和切線泊松比（）增加。3.2混凝土三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)在實(shí)際的樁基礎(chǔ)工作情況中，樁身混凝土結(jié)構(gòu)大部分處于兩軸或三軸的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，只有極少情況下樁身混凝土處于單一的單軸壓應(yīng)力或拉應(yīng)力狀態(tài)。在設(shè)計(jì)或驗(yàn)算樁身混凝土結(jié)構(gòu)的承載力時(shí)，如果采用混凝土的單軸抗壓強(qiáng)度，其結(jié)果必然有以下兩點(diǎn)：1) 過低地給出多軸混凝土

34、結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度，造成混凝土等材料的浪費(fèi)；2) 過高地估計(jì)多軸混凝土壓應(yīng)力狀態(tài)的強(qiáng)度，埋下安全的隱患。因此研究復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的破壞規(guī)律和強(qiáng)度，對(duì)經(jīng)濟(jì)合理利用混凝土的力學(xué)性能，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全有重要意義。三軸受壓狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度比單軸受壓狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度要高出很多，這主要是由于圍壓效應(yīng)所致?；炷羾鷫涸酱螅鋸?qiáng)度提高越顯著。3.2.1樁身混凝土圍壓為5MPa時(shí)三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù) 圍壓為5MPa時(shí)混凝土的三軸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖如下： 圖3.33 C21混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.34 C22混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.35 C23混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.36 C24混

35、凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.37 C25混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.38 C26混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.39 C27混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.40 C28混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.41 C29混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.42 C30混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.43 C31混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.44 C32混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.45 C33混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.46 C34混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.47 C35混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.48 C36混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.49 C37混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3

36、.50 C38混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.51 C39混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.52 C40混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.53 C41混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.54 C42混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.55 C43混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.56 C44混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.57 C45混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.58 C46混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.59 C47混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.60 C48混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.61 C49混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.62 C50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.63 圍壓5MPa時(shí)C21C

37、50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線全圖從圍壓為5MPa混凝土假三軸抗壓試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)可以看出以下兩點(diǎn)規(guī)律。試驗(yàn)過程中圍壓增加到5MPa，混凝土材料的彈性模量（E0）、切線模量（ES）、割線模量（ES）和切線泊松比（）呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，其中相比圍壓為0MPa時(shí)彈性模量（E0）降低了2.3843.704GPa、切線泊松比降低了0.020.04。峰值應(yīng)力（peak）和峰值軸向應(yīng)變（peak）與圍壓為0MPa時(shí)相比分別增大了6.214.2MPa和0.0004730.00072。3.2.2樁身混凝土圍壓為10MPa時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 圍壓為10MPa時(shí)混凝土的三軸試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖如下： 圖3.64 C21混凝土應(yīng)

38、力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.65 C22混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.66 C23混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.67 C24混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.68 C25混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.69 C26混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.70 C27混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.71 C28混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.72 C29混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.73 C30混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.74 C31混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.75 C32混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.76 C33混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.77 C34混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.78

39、 C35混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.79 C36混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.80 C37混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.81 C38混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.82 C39混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.83 C40混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.84 C41混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.85 C42混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.86 C43混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.87 C44混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.88 C45混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.89 C46混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.90 C47混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.91 C48混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

40、曲線 圖3.92 C49混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線 圖3.93 C50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.94 圍壓10MPa時(shí)C21C50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線全圖圍壓繼續(xù)增大到10MPa時(shí)，混凝土假三軸抗壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示的趨勢(shì)與圍壓5MPa時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示的趨勢(shì)相同。混凝土材料的彈性模量（E0）、切線模量（ES）、割線模量（ES）和切線泊松比（）仍呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，峰值應(yīng)力（peak）和峰值軸向應(yīng)變（peak）繼續(xù)呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。相比圍壓為5MPa時(shí)彈性模量（E0）降低了1.52236.20GPa、切線泊松比降低了0.01710.02。峰值應(yīng)力（peak）和峰值軸向應(yīng)變（peak）與圍壓為5MPa時(shí)相比分

41、別增大了12.748219.1568MPa和0.000474650.003106。相比圍壓為0MPa時(shí)彈性模量（E0）降低了3.9247.324GPa、切線泊松比降低了0.0310.06。峰值應(yīng)力（peak）和峰值軸向應(yīng)變（peak）與圍壓為0MPa時(shí)相比分別增大了21.1631830.90095MPa和0.00038280.003828。3.2.3同種強(qiáng)度混凝土在不同圍壓下應(yīng)力應(yīng)變曲線比較綜合上述三種圍壓情況，對(duì)同種強(qiáng)度等級(jí)混凝土在圍壓值為0MPa、5MPa、10MPa的情況下進(jìn)行比較，如下圖：圖3.95 不同圍壓情況下C21混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.96 不同圍壓情況下C22混凝土應(yīng)力

42、-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.97 不同圍壓情況下C23混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.24 不同圍壓情況下C24混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.99 不同圍壓情況下C25混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.100 不同圍壓情況下C26混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.101 不同圍壓情況下C27混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.102 不同圍壓情況下C28混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.103 不同圍壓情況下C29混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.104 不同圍壓情況下C30混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.105 不同圍壓情況下C31混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.106 不同圍壓情況下C32混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.107

43、 不同圍壓情況下C33混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.108 不同圍壓情況下C34混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.109 不同圍壓情況下C35混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.110 不同圍壓情況下C36混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.111 不同圍壓情況下C37混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.112 不同圍壓情況下C38混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.113 不同圍壓情況下C39混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.114 不同圍壓情況下C40混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.115 不同圍壓情況下C41混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.116 不同圍壓情況下C42混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.117 不同圍壓情況下C4

44、3混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.118 不同圍壓情況下C44混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.119 不同圍壓情況下C45混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.120 不同圍壓情況下C46混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.121 不同圍壓情況下C47混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.122 不同圍壓情況下C48混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.123 不同圍壓情況下C49混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.124 不同圍壓情況下C50混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線圖3.125 不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土在不同圍壓的情況下初始切線模量數(shù)值變化曲線圖3.126 不同圍壓情況下不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土對(duì)應(yīng)的最大軸向（偏壓）應(yīng)力變化曲線圖3.127

45、不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土在不同圍壓的情況下切線泊松比初始值變化曲線圖3.128 不同圍壓下不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的峰值應(yīng)變圖3.129 不同圍壓情況下不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土對(duì)應(yīng)的最大軸向（偏壓）應(yīng)力-環(huán)向應(yīng)變關(guān)系曲3.3小結(jié)從總體趨勢(shì)來看，砼為圍壓敏感性材料，隨著圍壓的升高，其抗壓強(qiáng)度明顯提高。這是由于對(duì)混凝土試驗(yàn)塊加設(shè)圍壓是混凝土材料內(nèi)部的裂隙、氣泡、水泥和集料接觸面處應(yīng)力集中現(xiàn)象減小，只是微裂隙難以發(fā)展以至貫通?；炷翉?qiáng)度等級(jí)對(duì)混凝土材料的圍壓效應(yīng)有一定的影響。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí)，圍壓使混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)較為明顯，反之時(shí)相對(duì)較弱。對(duì)比三種不同圍壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在圍壓增大的趨勢(shì)下，混凝土試驗(yàn)

46、塊的彈性模量（E0）、切線模量（ES）、割線模量（ES）和切線泊松比（）呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)；峰值應(yīng)力（peak）和峰值軸向應(yīng)變（peak）繼續(xù)呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。其增大與減小值已在上述數(shù)據(jù)中有所體現(xiàn)。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，混凝土試件體積先呈減小趨勢(shì)后呈增大趨勢(shì)，在10MPa圍壓情況下，最小體積處應(yīng)力與峰值應(yīng)力非常接近8-20?；炷猎囼?yàn)塊在初始彈性階段，其切線泊松比值基本保持不變，隨著荷載進(jìn)一步增加至60%65%極限荷載時(shí)切線泊松比值開始增大，約在極限荷載的80%90%是切線泊松比值增大趨勢(shì)明顯，之后隨著荷載的增大，切線泊松比值進(jìn)一步增大。4混凝土在樁基礎(chǔ)中的應(yīng)用4.1樁基礎(chǔ)的研究現(xiàn)狀4.1.1連續(xù)介子力

47、學(xué)方法連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論及其框架來建立樁基力學(xué)特性分析的數(shù)學(xué)模型，其中，樁基和土體的材料可以是彈性、黏彈性和彈塑性材料等。這種理論和方法概念清晰、理論性強(qiáng)，因而得到比較廣泛的認(rèn)同。Tajimi21首先采用連續(xù)體模型模擬土體，在以后的一段時(shí)間里許多學(xué)者對(duì)這一理論方法做了更多研究。Mattes和Poulos假設(shè)土體為連續(xù)彈性體，在彈性半空間中求得了豎直和水平單位荷載作用下土體位移的Mindlin積分解，并討論了基樁的力學(xué)特征。Novak22基于平面應(yīng)變假設(shè)，將土體看成線性黏彈性半空間，首先運(yùn)用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，研究了在線性黏彈性土體的假設(shè)下樁-土的相互作用，并在氣候的文獻(xiàn)中進(jìn)一

48、步發(fā)展和完善了這一理論。Novak和Aoul-Ella在假設(shè)樁-土完全接觸不分離和小變形等條件下，求得了樁周土體的動(dòng)剛度和阻尼參數(shù)的表達(dá)式。Kuhlemeyer23對(duì)土體模型進(jìn)行了討論，給出了樁基縱向振動(dòng)復(fù)剛度，并將所得到的解析結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果做了對(duì)比。結(jié)果顯示，在工程上感興趣的頻率范圍內(nèi)，二者吻合較好。Novak和EI Sharnouby認(rèn)為，在一定條件下，Novak的土體平面應(yīng)變模型可以被常系數(shù)黏滯阻尼和頻率無關(guān)線性彈簧并聯(lián)（Vogit體和Maxwell體）模型近似等效代替。Anestis24在Novak模型的基礎(chǔ)上提出了非線性黏彈性模型，得到了在非線性黏彈性情況下樁-土的互相作用。R

49、oesset25基于土體的非線性均勻假設(shè)，對(duì)樁基進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)及參數(shù)的研究，并發(fā)展了相應(yīng)的有限元方法。Aboal-Ella26將土的均勻平面應(yīng)變方法推廣到層狀介質(zhì)，得到了一個(gè)既簡(jiǎn)單又多用途的解。Nogami和Novak在考慮了樁-土縱向共同作用的基礎(chǔ)上，假設(shè)樁周土體無徑向位移，波同時(shí)從樁基表面以純剪切波的形式向樁周土體徑向輻射傳播，樁頭為剛體支撐，求得了樁基、土體復(fù)剛度及其位移和頻率的表達(dá)式。Rajapakse27采用格林函數(shù)法分析了彈性半空間中樁基和土體的動(dòng)力學(xué)特性。Poulos和Davis研究了土體的屈服、土體的有限深度和非均勻土層對(duì)樁基力學(xué)特性的影響。Sen等、Kishnan等、Rajap

50、akse和Shah、Mamoom等也分別用解析法或數(shù)值方法研究了在成層土或非均勻土的條件下樁基的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。Liu和Novak采用有限元方法分析了橫觀各向異性成層土中樁基的動(dòng)力響應(yīng)。Chow28和宮全美將一維樁基和土體的Mindlin積分解耦合求解了樁基的力學(xué)特性。Xu和Poulos總結(jié)了運(yùn)用彈性理論來求解單樁和群樁的計(jì)算方法。Koo等研究了在SH波下，樁-土-結(jié)構(gòu)間的相互作用。Chau和Yang在此基礎(chǔ)上研究了具有差異性的兩樁之間的線性相互作用因子。Wong和Poulos假設(shè)嵌巖樁樁周土體的內(nèi)層土是非線性的，而內(nèi)層土之外的土體為線性黏彈性土體，建立了一種分析圓柱型樁基在水平振動(dòng)下的樁-土非線性相互作用下的力學(xué)模型。程昌鈞等將樁-土系統(tǒng)看成一個(gè)嵌入樁基的黏彈性半空間，在空間柱坐標(biāo)系中建立了非線性樁-土相互作用的數(shù)學(xué)模型，并在頻域內(nèi)研究了水平振動(dòng)下樁基的非線性動(dòng)力學(xué)特性