混凝土材料剪切强度的试验研究.pdf
《混凝土材料剪切强度的试验研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土材料剪切强度的试验研究.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2 0 1 5年 第 5 期 ( 总 第 3 0 7 期 ) N u mb 5 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 0 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0RFr I CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 5 0 1 1 混凝土材料剪切强度的试验研究 丛宇 。 孔亮 , 郑颖人 ,阿比尔 的 , 王在泉 ( 1 青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 2 6 6 0 3 3 ; 2 后勤工程学院 建筑工程系, 重庆 4 0 0 0 4 1
2、 ) 摘要:目前在水利、 岩土、 隧道 、 石油等工程 中混凝土材料处于塑性状态 , 需要按弹塑性理论来分析计算, 因此必须知道衬砌混 凝土材料的剪切强度参数, 即黏聚力 C 与内摩擦角 , 但 目前国内尚无确定的统一方法和标准。 借鉴岩土抗剪强度试验原理, 在 现有试验设备条件下 , 提出将直剪试验与单轴抗压试验相结合的方法来测试混凝土的剪切强度。 通过对不同强度等级混凝土进 行室 内试验, 得到相应强度等级混凝土剪切强度指标 c 、 值, 同时利用理论公式和有限元超载法对不同等级混凝土剪切强度进 行理论与数值验证, 结果表明本研究提出的抗剪强度试验方法与剪切强度指标是基本准确可靠的。 关键
3、词 : 混凝土 ; 直剪试验; 三轴试验 ; 抗剪强度; 单轴压缩 中图分类号 : T U 5 2 8 O 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 4 0 0 6 E x p e r i me n t a l s t u d y o n s h e a r s t r e n g t h o f c o n c r e t e CONG Yu , KONG Li a n g , ZHENG Yi n g r e n , A BIEr d i , WANG Za i q u a n ( 1 S c h o o l o f C
4、i v i l E n g i n e e ri n g , Qi n g d a o T e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y, Qi n g d a o 2 6 6 0 3 3, C h i n a ; 2 De p a r t me n t o f Ci v i l E n g i n e e ri n g, L o g i s ti c a l E n g i n e e r i n g Un i v e r s i ty, Ch o n g q i n g 4 04 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : C
5、o n c r e t e i n t h e s t a t e o f p l a s t i c i ty i s n e e d e d t o a n a l y z e b y e l a s ti cp l a s t i c the o r y f o r l a r g e e n g i n e e ri n g p r o j e c t , s u c h a s : wa t e r c o n s e r v a n c y p r o j e c t , t u n n e l e n g i n e e ri n g, g e o t e c h n i c a
6、 l e n g i n e e r i n g , p e t r o l e u m e n g i n e e ri n g , S O the s h e a r s t r e n g t h p ara me t e r s o f l i n i n g c o n c r e t e, i e c o h e s i o n C a n d i n t e rn al f ric tio n a ng e l , h a v e to be k n o wn i n the d e s i g n c a l c u l a tio n o f c a v e r n l i
7、n i n g, b u t the r e i s n o u n i f i e d me t h o d a n d s t a n d a r d S O f ar B a s e d o n the e x p e ri me n t a l p r i n c i p l e o f s h e a r s t r e n g t h f o r g e o ma t e r i a l s , a n e w me tho d c o mb i n i n g the d i r e c t s h e a r t e s t a n d u n i a x i a l c o
8、mp r e s s i o n t e s t i s p u t f o r w ard t o me a s u r e the s he ar s t r e n g t h o f c o n c r e t e u n d e r t h e e x i s t i n g l i mi t c o n d i t i o n s Th e s h e ar s tre n g t h i n de x e s o f c o n c r e t e wi th d i f f e r e m s tre n g th g r a d e are o bt a i n e d t
9、h r o ug h l a bo r a t o r y t e s t s Th e o r e t i c a l a n a l y s i s an d n u me ric a l s i mu l a t i o n, i n c l u d i n g e x c e s s l o a d me tho d , v ali d a t e thi s me tho d s f e a s i b i l i t y and r e s u l t s r e l i a b i l i ty Key wor ds: c o n c r e t e; dir e c t s h
10、 e ar t e s t ; t r i a x i a l t e s t ; s he a r s tre n g th ; u nia x i a l c o mp r e s s i o n 混凝土作为使用量最大、 使用范 围最广的工程材料在 建筑 、 水利 、 交通和国防等领域 中广泛应用 。 在建筑力学与 工程 中, 混凝土按受力形式分为拉 、 压 、 弯 曲等破坏形式 , 规范中相应提供 了混凝土的抗拉 、 抗压 、 抗折等强度 。 但 在广泛使用 的弹塑性力学 中固体材料 的破坏 只有拉破坏 和剪切破坏 , 因此需要提供材料的抗拉和抗剪强度。目前 在一些工程 中, 如水利工程
11、 、 石油工程 、 岩土工程 、 隧道工 程中 , 某些情况下混凝土主要处于塑性状态 , 例如 , 地下工 程与隧道工程 中采用复合支护 , 初衬采用无配筋 的喷射混 凝土 , 施工中围岩与初衬混凝土会产生很大 的变形 。 对软 弱岩体和土体 , 即使初衬完成后还需预 留 1 0 c m左右 的变 形量 , 表 明初衬混凝 土必然会进入塑性状态 。 因而需要按 弹塑性理论 来分析混凝土的承载能力 与破坏状态。 依 据力学观点 , 混凝土属 于岩 土类摩擦材料 , 不仅具 有黏聚 力而且还具有摩擦力 , 其抗剪强度需要按黏聚力 c和内摩 擦角 值来表示。 混凝土作 为主要 工程材料 , 掌握其抗
12、剪 强度指标十分重要 。 由此可见 , 给出不 同强度等 级混凝 土的抗剪强度 ( 黏 聚力 c 与 内摩擦 角 ) 迫 在眉 睫。 而 现有相 关 规范 与标 准 。 , 并没有给 出剪切强度 c 、 值 指标 , 且至今 尚无测 定混凝 土抗剪 强度统一 的标 准试验方 法 。 因此本研 究效仿岩土材料强度试验 , 依据现有试验条件提 出直剪试 验与单轴抗压试验相结合 的方法 , 得到不同强度等级混凝 土的 c 、 值。 依据摩尔 一 库仑强度 准则推 导出抗压强度 与抗 剪强 度之间存在的理论关系 , 由此通 过理论计算方法和数值分 析方法分别验证不 同混凝土抗剪强度试验结果 的准确性
13、, 并通过混凝土抗压强度 的标 准值 和设计 值换算 出抗剪强 度的标准值 和设计值 。 1 建筑工程中混凝土剪切强度试验 近年来 , 在建筑力学与工程 中也正在探讨混凝土 的剪 收稿 日期: 2 0 1 4 1 0 一 O 1 基金 项 目: 国家 自然科学基金 资助项 目( 5 1 0 7 4 0 9 5 ) ; 山东省 自然科学杰出青年基金项 目( J Q 2 0 1 0 1 7 ) ;科技部 9 7 3项 目( 2 0 1 1 C B 0 1 3 6 0 2 ) 4 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 切强度 , 但把混凝土视作非摩擦材料 , 用于结构构
14、件计算 。 通过纯剪确定混凝土的剪切强度, 相当于确定摩擦材料中 的黏聚力 C 值 , 适用于建筑结构构件 。 下 面几种试验方法 , 建立了抗剪强度与抗压强度 、 抗拉强度之 问的关 系。 试验 试件为 1 5 0 m m标 准混凝土立方体试件。 ( 1 ) 受弯截 面最大剪力设计值 混凝土结构设计规范 中, 给出矩形截面构件 的最大 剪力设计值与混凝土轴心抗拉强度之间的关 系 : 0 b h 。 ( 1 ) 式中 : 构件斜截面的最大剪力设计值 ; 混凝土强度影响系数 ; b 截面的宽度 ; 截面的有效高度; 混凝土抗拉强度设计值 。 此公式适用于建筑结构 中不配置箍筋 、 弯起钢筋的一
15、般板类受弯构件 , 结构设计中用 以计算其斜截面受剪承载 力。 按式 ( 1 ) 计算 的不同强度等级混凝土剪 力计算 结果如 表 1中方法一所示 。 ( 2 ) 矩形梁直接剪切试验 文献 8 指出 Mo r s h最先将试件两端支起 , 跨 中通过 传压板施加荷载。 试件的破坏剪面是 由锯齿状裂缝 构成 , 锯齿的两个方 向分别 由混凝土的抗压 和抗拉强度控制 , 平 均抗剪强度 的计算式为 : J =k ( 2 ) 式 中: 七 修正系数 , 取 0 7 5 ; 混凝土抗拉强度 ; 混凝土抗压强度 设计值 。 此方 法在试 验过程 中剪应力分布不均匀 , 抗剪强度结果易受到正 压力影响。
16、按式 ( 2 ) 计算的不同强度等级混凝 土剪力计算结果如表 1中方法二所示 。 ( 3 ) 四点受力等高梁抗剪试验 过镇海 等提 出四点受力 等高粱抗剪试验方 法对混 凝土进行剪切试验。 试件 中部设有缺 口, 避免 了试 验过程 中引起 的应力集 中现象 ; 通过控制试件 的厚度 , 控 制试件 破坏 的位置。 试验给 出了混凝土的抗剪强度与立方体抗压 强度 的关系 : f= 0 3 9 f ( 3 ) 按式( 3 ) 计算的不同强度等级混凝土剪力计算结果如 表 1中方法三所示。 表 1 不同剪切试验方法计算的混凝土抗剪强度设计值 MP a 不同强度等级混凝土 剪切试验 C20 C2 5
17、C3 O C3 5 C4 0 C4 5 C5 0 C5 5 C6 O 方法 一 O 7 7 0 8 9 1 O 0 1 1 0 1 2 0 1 2 6 1 3 2 1 3 7 1 4 3 方法 二 2 4 4 2 9 2 3 3 9 3 8 4 4 2 9 4 6 2 4 9 6 5 2 8 5 6 2 方法 三 1 4 2 1 6 0 1 7 8 1 9 4 2 1 0 2 2 2 2 3 4 2 4 6 2 5 8 方法 c MP a 1 6 2 1 9 4 2 2 6 2 5 6 2 8 6 3 0 8 3 0 8 3 5 2 3 7 4 四 ( 。 ) 5 2 6 0 5 3 8 2
18、5 4 9 0 5 5 9 1 5 6 6 8 5 7 4 4 5 7 4 4 5 8 8 9 5 9 5 3 筋 以提高构件的抗剪强度 , 承载力计算 主要 应用在板 、 梁 等受弯构件 中, 这种方法不太适用 于岩土工程。 方法二矩 形梁的抗剪强度结果 比较高 , 可能 与试件剪应力分布不均 匀有关 。 表中前三种方法都没有考虑混凝土材料 内摩擦角 的影响 , 因此适 用于建筑 工程结构 , 同时也 可 以为 岩土 与隧道工程 中确定混凝土抗剪强度 c 值提供参考。 2 岩 土剪切试验方法 岩土类材料作为摩擦材料 , 其剪切试 验得到 的剪切强 度不仅包括材料 的黏聚力 c , 还有考虑材
19、料摩擦而得到 的 内摩擦角 。 其 试验 方法主要 有三轴试 验 法和直剪 试验 法 。 ( 1 ) 三轴试验 三轴试验以试样破坏面上的法向应力 o r 为横坐标 , 剪 应力 r为纵 坐 标 , 在 横 坐 标 上 以 ( o r +o r ) 2为 圆心 , ( o r 。 一 0 r ) 2为半径 , 在 o - 平面上绘制试样不 同围压下 的莫尔 圆, 并绘制出其强度包络线 , 依据库仑定律 = c + o - t a n , , 即可得到抗剪强度参数 c和 。 ( 2 ) 直剪试验 直剪试验是 以试件垂直压力为横轴 , 以抗剪强度为纵 轴 , 绘制抗剪强度 一 垂直压力 的关 系 曲
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土 材料 剪切 强度 试验 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【fir****x8】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【fir****x8】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。