多轴应力下塑性混凝土峰值后变形特征.pdf
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1、第 1 7卷第 4期 2 O 1 4年 8月 建筑材料学报 J OURNAL OF B UI LDI NG MATERI AL S Vo1 1 7, NO 4 Au g。 2 01 4 文章编号: 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 6 5 4 0 5 多轴应 力下塑性混凝 土峰值后 变形特征 王 四 巍 , 王 忠福 , 潘 旭 威 , ( 1 华北水利水电大学 岩土工程与水工结构研究院 , 高丹盈 河南 郑 州 4 5 0 0 4 5 ; 2 郑 州大学 土 木工 程学 院 , 河 南 郑州 4 5 0 0 0 2 ) 摘 要 :通过 单轴压 缩试 验 以及
2、 侧压 恒定 和侧 向位 移 恒 定 的 2类 真 三轴 压 缩试 验 , 研 究 了塑性 混 凝 土峰 值后 变形特 征 结果表 明: 塑性 混凝土峰 值后 变形特 征 与试 验 的侧 限 条件 密切相 关 塑性 混凝 土在单 轴 受压 情 况下 , 峰 值后 变形 呈现软化 特征 ; 在 侧 压恒 定 的真 三轴 压 缩 试验 下, 峰 值后 变形 呈 现理 想塑化 或近似 塑化特 征 , 试件 的破 坏 主要 表 现 为 双 向剪 切破 坏 , 且破 坏方 向与 最 小主 应 力 方 向一致 ; 在侧 向位 移恒 定的真 三轴压 缩试验 下 , 峰 值 后 变形 呈现 硬 化特 征 ,
3、试 件 的破 坏 主要 表 现 为 轴 向过 大 的压缩 变形 当变形参数 D。 0时 , 峰 值后 变形表 现 为硬 化 ; 当0 1 D。 0时 , 峰 值 后 变形表 现 为理想 塑化或 近似 塑化 ; 当 D 一0 1时, 峰 值后 变形 表现 为软化 关键词 :塑性 混凝 土 ; 峰 值后 变形 ;多轴应 力 ;变形参 数 中 图分 类号 : T V1 4 8 ; O6 1 4 文献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 4 0 4 0 1 7 Po s t Pe a k De f o r ma t i o
4、 n Cha r a c t e r i s t i c s o f Pl a s t i c Co n c r e t e u n d e r M u l t i a x i a l St r e s s S t a t e WANG S i we i , WANG Zh o n g fu , PAN Xu we i , GAO Da n y i n g ( 1 I n s t i t u t e o f Ge o t e c hn i c a l Eng i n e e r i n g a n d Hy dr a ul i c St r u c t ur e En gi ne e r i
5、ng,Nor t h Chi na Un i v e r s i t y of W a t e r Cons e r va n c y a nd H y dr o e l e c t r i c Po we r,Zhe n gz h o u 4 50 04 5,Ch i n a; 2 Sc h oo l of Ci vi l En gi ne e r i ng,Zhe ng z ho u Uni ve r s i t y,Zh e ng z h ou 45 00 02,Chi na ) Ab s t r a c t :Po s t p e a k d e f or m a t i o n c
6、h a r a c t e r i s t i c s o f p l a s t i c c o nc r e t e we r e s t u di e d u s i ng u ni a x i a l a n d t r ue t r i a xi a l c ompr e s s i o n t e s t s The r e s u l t s s ho w t h a t po s t p e a k de f o r m a t i o n c ha r a c t e r i s t i c s a r e gr e a t l y i n f l ue nc e d by
7、c on f i n i ng c o nd i t i on s Po s t p e a k d e f or ma t i on o f p l a s t i c c o nc r e t e be c ome s s o f t e n e d u nd e r u ni a x i a l s t r e s s s t a t e I t wi l l be i de a l l y p l a s t i c o r a pp r ox i ma t e l y pl a s t i c un de r t r u e t r i a x i a l s t r e s s s
8、 t a t e wi t h c o ns t a nt c on f i n i ng p r e s s u r e,a n d ha r d e n e d u nd e r t r u e t r i a x i a l c ompr e s s i o n s t a t e wi t h c ons t a nt l a t e r a l d i s pl a c e me n t Th e p a r a me t e r of D2 c a n di s t i n gu i s h po s t p e a k d e f o r m a t i o n c ha r a
9、 c t e r i s t i c s o f p l a s t i c c o nc r e t e Po s t p e a k de f or ma t i on wi l l be h a r d e n e d wh e n D2 i s po s i t i v e,a nd i de a l l y p l a s t i c or a p pr o xi ma t e l y pl a s t i c whe n D2 i s f r o m 一 0 1 t o 0, a n d s o f t e n e d whe n D2 i s l e s s t ha n 一 0
10、 1 Ke y wo r d s:pl a s t i c c o nc r e t e ;p os t pe a k de f o r ma t i o n;m u l t i a x i a l s t r e s s ;d e f o r ma t i o n pa r a me t e r 长期 以来 , 刚性 混 凝 土 ( 也 称 普 通 混凝 土 ) 防渗 墙 在水利 水 电工 程 中得 到 广 泛应 用 , 发 挥 了 良好 效 益 但是 , 工程实践表明, 刚性混凝土防渗墙存在一 些难 以解 决 的问 题 塑 性混 凝 土 是 一种 强度 介 于 土 与普通 混凝 土之 间的
11、柔 性工 程材 料 , 是 用膨 润土 ( 或 黏土) 替代普通混凝 土中大部分水 泥而形成 的高性 能混凝 土 与普通 混凝 土相 比, 塑性混 凝 土具有 弹 性 模量 低 ( 一 般小 于 2 0 0 0 MP a , 而 普 通 混凝 土 的弹 性 收稿 口期 : 2 O l 3 O 3 0 9 ;修订 日期 : 2 0 1 3 - 0 5 0 9 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 1 0 9 0 8 2 ) ; 河南省基础与前沿技术研究计划 ( 1 4 2 3 0 0 4 1 3 2 1 6 ) ; 河南省 高等学校青年骨干教师计划 资助项 目( 2 0 1 3
12、G GJ S 一 0 8 3 ) ; 华北水利水电学院高层次人才科研启动项 目( 2 0 1 1 Ao o 3 ) ; 水利部公益性资助项 目( 2 0 1 3 0 1 0 3 4 ) 第 一作者 : 王 四巍( 1 9 7 8 一 ) , 男 , 河南商水人 , 华北水利水 电大学副教授 , 硕士生导师, 博士 Ema i l : ws wn c wu e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 王 四巍 , 等 : 多轴应力下塑性混凝 土峰值 后变形特征 模 量 一 般 大 于 1 0 0 0 0 MP a ) 、 极 限 变 形 大 (
13、一 般 超 过 1 O 0 , 而 普 通 混 凝 土 的 峰 值 应 变 为 0 0 8 0 3 O ) 和 工作 性 能 良好 等 特 性 与 刚 性 混 凝 土 防 渗 墙 相 比 , 塑 性 混 凝 土 防 渗 墙 弹 性 模 量 与 周 围 岩 土 体 相 差较 小 ( 一 般 在 1 0倍 以 内) , 墙 体 受 力 变 形 可以与周 围岩土体协调一致 , 受力 性能 良好 ; 大量 使用膨润 土( 或黏 土) 替代水 泥 , 减少 了水 泥熟料 生产 过程 中的环境污染 , 降低 了工 程投资。 塑性混 凝 土 防渗 墙 已在 国 内外 防渗 工 程 ( 坝 基 、 围堰 防渗
14、 及 坝 体加 固等 ) 中 得 到 广 泛 应 用 口 , 如 三 峡 工 程 二 期 围堰 、 小 浪底 工 程 上 游 围 堰 、 溪 洛 渡 工 程 上 游 围 堰 、 向家 坝 围堰 、 山西 册 田水 库 、 河 北 岳 城 水 库 、 河 南窄 口水 库 ( 除险加 固) 和伊 朗 卡尔黑水 电站 等 但 塑性混凝 土理 论研究 滞 后于 工程 应用 , 其 理论 研 究 主要 集 中在 配 合 比设 计 、 单 轴 及 常 规 三 轴 力 学性能等方面 李 清 富等l_ 2 采用 棱柱体试件 测定 塑性 混 凝 土 的 弹 性 模 量 , 用 全 长 作 为 标 距 测 试 其
15、 变 形 高 丹 盈 等 提 出 了 塑 性 混 凝 土 单 轴 压 缩 本 构 方 程 Ma h b o u b i 等 。 的研 究 表 明 : 塑 性 混 凝 土 在单轴 压 缩下 , 主要 产 生 脆 性 破坏 ; 在 较 高 围压 下 , 主要产生延性破坏 , 破坏时轴 向应变高达 4 ; 同时 也 分 析 了其 三 轴 压 缩强 度 和偏 应 力一 应 变 曲线 特 征 峰值 后 变 形 特 征 是 塑 性 混 凝 土 力 学 性 能 和 破 坏 特 征 的重 要 组 成 部 分 , 目前 国 内 外 在 该 方 面 并 没 有 开展 相 关 研 究 因此 , 本 文 中 针 对
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