具有吸能和伺服系统的试验装置
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我国采用棱柱体试件测定一次短期加载下混凝土受压应力-应变全曲线。可以看到,这条曲线包括上升段和下降段两个部分。
上升段(OC)又可分为三段:
1)从加载至应力约为(0.3~0.4)fc的A点为第1阶段,由于这时应力较小,混凝土的变形主要是骨料和水泥结晶体受力产生的弹性变形,而水泥胶体的粘性流动以及初始微裂缝变化的影响一般很小,所以应力-应变关系接近直线,称A点为比例极限点。
2)超过A点,进入裂缝稳定扩展的第2阶段,至临界点B,临界点的应力可以作为长期抗压强度的依据。
3)此后,试件中所积蓄的弹性应变能保持大于裂缝发展所需要的能量,从而形成裂缝快速发展的不稳定状态直至峰点C,这一阶段为第3阶段,这时的峰值应力?max通常作为混凝土棱柱体的抗压强度
fc,相应的应变称为峰值应变?0,其值在0.0015~0.0025之间波动,通
常取为0.002。
下降段CE是混凝土到达峰值应力后裂缝继续扩展、贯通,从而使应力-应变关系发生变化。在峰值应力后,裂缝迅速发展,内部结构的整体受到越来越严重的破坏,赖以传递荷载的传力路线不断减少,试件的平均应力强度下降,所以应力-应变曲线向下弯曲,直到
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凹向发生改变,曲线出现“拐点”。超过“拐点”,曲线开始凸向应变轴,这时,只靠骨料间的咬合力及摩擦力与残余承压面来承受荷载。随着变形的增加,应力-应变曲线逐渐凸向水平轴方向发展,此段曲线中曲率最大的一点E称为“收敛点”。 从“收敛点” E开始以后的曲线称为收敛段,这时贯通的主裂缝已很宽,内聚力几乎耗尽,对无侧向约束的混凝土,收敛段EF已失去结构意义。
混凝土应力-应变曲线的形状和特征是混凝土内部结构发生变化的力学标志。不同强度的混凝土的应力-应变曲线有着相似的形状,但也有实质性的区别。
图2-10的试验曲线表明,随着混凝土强度的提高,尽管上升段和峰值应变的变化不很显著,但是下降段的形状有较大的差异,混凝土强度越高,下降段的坡度越陡,即应力下降相同幅度时变形越小,延性越差。另外,混凝土受压应力-应变曲线的形状与加载速度也有着密切的关系。
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(2)混凝土单轴向受压应力-应变曲线的数学模型
为满足工程计算需要,应提供上述混凝土单轴向受压应力-应变曲线的数学模型,常见的数学模型有美国Hognestad模型和德国Rüsch模型。
1)美国Hognestad建议的应力-应变曲线
曲线特征:上升段为二次抛物线,下降段为斜直线。
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