留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析

苏晓栋 陈灿明 郭壮 何建新 徐静文

苏晓栋, 陈灿明, 郭壮, 何建新, 徐静文. 混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析[J]. 水利水运工程学报, 2019, (3): 103-111. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.013
引用本文: 苏晓栋, 陈灿明, 郭壮, 何建新, 徐静文. 混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析[J]. 水利水运工程学报, 2019, (3): 103-111. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.013
SU Xiaodong, CHEN Canming, GUO Zhuang, HE Jianxin, XU Jingwen. Test analysis of effects of cushion on concrete specimen's elastic modulus and creep under biaxial compression[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (3): 103-111. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.013
Citation: SU Xiaodong, CHEN Canming, GUO Zhuang, HE Jianxin, XU Jingwen. Test analysis of effects of cushion on concrete specimen's elastic modulus and creep under biaxial compression[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (3): 103-111. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.013

混凝土双轴弹模-徐变试件垫层效果试验分析

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.013
基金项目: 

南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助(重大)项目 Y414006

详细信息
    作者简介:

    苏晓栋(1993—),男,福建泉州人,硕士研究生,主要从事水工结构研究。E-mail:xd_su@foxmail.com

    通讯作者:

    陈灿明(E-mail:ccm9640@126.com)

  • 中图分类号: TU528

Test analysis of effects of cushion on concrete specimen's elastic modulus and creep under biaxial compression

  • 摘要: 混凝土双轴受压弹模和徐变试验加载应力控制在相应龄期棱柱体强度的30%~40%,相比混凝土抗压强度试验,试件表面轻微不平整和倾斜以及钢承压板与试件承压面的摩阻对混凝土双轴弹模和徐变试验结果的影响更大。为减小混凝土试件承压面轻微不平整和倾斜以及钢压板与混凝土试件间的摩阻对混凝土双轴弹模和徐变试验结果的影响,提出适用于混凝土双轴弹模和徐变试验、能使混凝土试件在弹性变形阶段整体应力应变均匀性好的垫层。通过棱柱体混凝土试件单轴受压时不同材料和组合的垫层对应变偏差率、应变曲线及弹性特征影响的比较,筛选3种组合垫层进行双轴弹模验证试验。结果表明聚四氟乙烯薄膜(PTFE)夹土工布的组合垫层能在双轴受压弹模试验中有效降低试件竖向和横向应变偏差率,使混凝土试件应力分布均匀,2层1.0 mmPTFE夹1.2 mm土工布的组合垫层总体效果最好。
  • 图  1  应变片布置

    Figure  1.  Strain gages layout

    图  2  不同厚度PTFE垫层混凝土试件各荷载级应变增量偏差率

    Figure  2.  Strain deviation rate of concrete specimens with different-thickness PTFE cushions under all load levels

    图  3  不同厚度PTFE垫层的混凝土试件应变曲线

    Figure  3.  Strain curves of concrete specimens with different-thickness PTFE cushions

    图  4  不同垫层组合棱柱体试件应变曲线

    Figure  4.  Strain curves of prism specimens with different cushions

    图  5  不同垫层组合立方体试件应变曲线

    Figure  5.  Strain curves of cubic specimens with different cushions

    图  6  不同垫层组合各荷载级弹模和泊松比及其标准差

    Figure  6.  Standard deviation of elastic modulus and Poisson's ratio with different cushions under all load levels

    图  7  PTFE夹1.2 mm土工布组合垫层应变曲线

    Figure  7.  Strain curves of composite cushion with PTFE and 1.2 mm geotextile

    表  1  不同厚度PTFE垫层混凝土试件竖向和横向总应变偏差率

    Table  1.   Vertical and lateral total strain deviation rates of concrete specimens with different-thickness PTFE cushions

    %
    编号 垫层厚度/mm eVf, Vb eH1,H2 eH2, H3 eH
    A1 0(无垫层) 9.31 14.17 31.48 22.83
    A2 0.1 8.12 10.43 31.28 20.86
    A3 0.2 13.14 18.06 17.04 17.55
    A4 0.3 15.23 11.78 20.31 16.05
    A5 0.5 5.53 7.96 26.47 17.21
    A6 1.0 4.86 7.56 19.90 13.73
    下载: 导出CSV

    表  2  不同厚度PTFE垫层各荷载级弹模及泊松比试验结果

    Table  2.   Elastic modulus and Poisson's ratio test results for different-thickness PTFE cushions under all load levels

    垫层编号 不同荷载级的E/GPa和μ 平均值 标准差
    1 2 3 4 5
    A1 47.1(0.04) 40.9(0.07) 38.9(0.20) 39.9(0.17) 39.3(0.22) 41.2(0.14) 3.36(0.081)
    A2 47.1(0.07) 40.7(0.09) 39.3(0.19) 41.9(0.25) 40.7(0.23) 41.9(0.17) 3.01(0.082)
    A3 44.7(0.03) 38.2(0.15) 38.0(0.19) 37.9(0.17) 40.4(0.15) 39.9(0.14) 2.90(0.062)
    A4 45.2(0.10) 40.2(0.31) 37.3(0.22) 38.7(0.14) 37.9(0.03) 39.9(0.16) 3.10(0.107)
    A5 45.4(0.05) 38.9(0.29) 38.0(0.20) 37.1(0.03) 44.1(0.20) 40.7(0.15) 3.78(0.112)
    A6 48.0(0.07) 38.6(0.04) 39.2(0.16) 40.8(0.20) 44.0(0.28) 42.1(0.15) 3.90(0.098)
    下载: 导出CSV

    表  3  组合垫层混凝土试件横竖向总应变偏差率

    Table  3.   Horizontal and vertical total strain deviation rates of concrete specimens with different composite cushions

    %
    垫层组合 棱柱体试件 立方体试件
    编号 eVf, Vb eH1, H2 eH2, H3 eH 编号 eVf, Vb eV1, V3 eH1, H2
    无垫层 A1 9.31 14.17 31.48 22.83 / / / /
    2层1.0 mm PTFE B1 7.12 7.39 17.51 12.45 C1 11.64 13.12 19.66
    2层1.0 mm PTFE夹氯丁橡胶 B2 4.52 17.41 30.43 23.92 C2 0.26 24.26 10.35
    2层1.0 mm PTFE夹瓦楞纸板 B3 16.46 21.40 34.33 27.86 C3 3.38 31.63 13.81
    2层1.0 mm PTFE夹0.6 mm土工布 B4 3.83 7.28 16.97 10.46 C4 0.91 11.96 4.30
    2层1.0 mmPTFE夹1.2 mm土工布 B5 12.46 8.20 11.65 12.59 C5 2.00 10.25 14.42
    2层1.0 mmPTFE夹(1.2+0.6)mm土工布 B6 11.83 3.89 8.55 6.22 C6 2.53 14.87 5.64
    下载: 导出CSV

    表  4  PTFE夹土工布组合垫层双轴受压试验结果

    Table  4.   Biaxial compression test results of composite cushion with PTFE and geotextile

    加载方式 组合垫层 eVf, Vb/
    %
    eVl, Vr/
    %
    eH1, H2/
    %
    EV/
    GPa
    EH/
    GPa
    μV μH
    先竖向分4级加载
    至400 kN
    PTFE夹0.6 mm土工布 1.83 3.66 0.90 36.2 36.3 0.27 0.38
    PTFE夹1.2 mm土工布 0.49 0.45 0.24 36.1 36.1 0.24 0.36
    后横向分4级加载
    至400 kN
    PTFE夹(0.6+1.2)mm土工布 0.31 4.99 3.16 40.7 35.9 0.25 0.39
    先横向分4级加载
    至400 kN
    PTFE夹0.6 mm土工布 3.48 3.72 0.17 38.5 31.3 0.28 0.35
    PTFE夹1.2 mm土工布 2.80 2.63 0.96 34.7 33.3 0.25 0.33
    后竖向分4级加载
    至400 kN
    PTFE夹(0.6+1.2)mm土工布 1.34 6.90 3.69 38.1 31.4 0.24 0.34
    横竖向100 kN
    交替加载
    PTFE夹0.6 mm土工布 10.13 9.57 3.02 38.0 32.5 0.28 0.32
    PTFE夹1.2 mm土工布 9.86 9.83 7.98 32.1 32.7 0.22 0.43
    PTFE夹(0.6+1.2)mm土工布 8.22 10.07 1.90 36.5 34.7 0.25 0.45
    下载: 导出CSV
  • [1] 过镇海.混凝土的强度和变形:试验基础和本构关系[M].北京:清华大学出版社, 1997.

    GUO Zhenhai. Strength and deformation of concrete: experimental basis and constitutive relationship[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 1997. (in Chinese)
    [2] 王传志, 过镇海, 张秀琴.二轴和三轴受压混凝土的强度试验[J].土木工程学报, 1987(1): 15-27. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10141-2004093859.htm

    WANG Chuanzhi, GUO Zhenhai, ZHANG Xiuqin. Experimental investigation of concrete strength under biaxial and triaxial compressive stresses[J]. China Civil Engineering Journal, 1987(1): 15-27. (in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10141-2004093859.htm
    [3] 邓宗才, 阚德新, 杜修力, 等.聚乙烯纤维布约束混凝土短柱轴压性能的试验[J].工业建筑, 2007(10): 69-72. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gyjz200710019

    DENG Zongcai, KAN Dexin, DU Xiuli, et al. Experiment on behavior of concrete short columns confined by polyethylene fiber sheet under axial compression[J]. Industrial Construction, 2007(10): 69-72. (in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gyjz200710019
    [4] 曾莎洁, 李杰.混凝土单轴受压动力全曲线试验研究[J].同济大学学报(自然科学版), 2013(1): 7-10. doi:  10.3969/j.issn.0253-374x.2013.01.002

    ZENG Shajie, LI Jie. Experiment study on uniaxial compression behavior of concrete under dynamic loading[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2013(1): 7-10. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.0253-374x.2013.01.002
    [5] 陈灿明.双向受力状态下混凝土受力特性与混凝土双轴徐变仪的开发应用研究[R].南京: 南京水利科学研究院, 2015.

    CHEN Canming. Study on concrete stress characteristics under two-way stress state and development of concrete biaxial creeper[R]. Nanjing: Nanjing Hydraulic Research Institute, 2015. (in Chinese)
    [6] GB-T 50082—2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[S].

    GB-T 50082—2009 Standard for test methods of long-term performance and durability of ordinary concrete[S]. (in Chinese)
    [7] SL 352—2006水工混凝土试验规程[S].

    SL 352—2006 Test code for hydraulic concrete[S]. (in Chinese)
    [8] 张秀琴, 王传志.混凝土立方体试块表面摩擦对强度的影响及其减摩措施[R].北京: 清华大学抗震抗爆工程研究室, 1983.

    ZHANG Xiuqin, WANG Chuanzhi. Effect of surface friction on strength of cubed concrete and its anti-friction measures[R]. Beijing: Tsinghua University Earthquake Resistant Engineering Laboratory, 1983. (in Chinese)
    [9] LU X B, THOMAS C T T. Behavior of high strength concrete with and without steel fiber reinforcement in triaxial compression[J]. Cement and Concrete Research, 2006, 36(9): 1679-1685. doi:  10.1016/j.cemconres.2006.05.021
    [10] LEE S K, SONG Y C, HAN S H. Biaxial behavior of plain concrete of nuclear containment building[J]. Nuclear Engineering and Design, 2004, 227(2): 143-153. doi:  10.1016/j.nucengdes.2003.09.001
    [11] 宋玉普, 何振军.高强高性能混凝土在多轴压下强度与变形性能的试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2008, 27(增刊2): 3575-3584. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb2008z2041

    SONG Yupu, HE Zhenjun. Experimental investigation on strength and deformation of plain high-strength high-performance concrete under multiaxial compression[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27(Suppl2): 3575-3584. (in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb2008z2041
    [12] 肖平成, 李奔奔, 江佳斐.减摩擦垫层对混凝土轴压试验的影响[J].材料科学与工程学报, 2015(1): 127-132. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/clkxygc201501027

    XIAO Pingcheng, LI Benben, JIANG Jiafei. Effect of friction-reducing pads on concrete under compression[J]. Journal of Materials Science and Engineering, 2015(1): 127-132. (in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/clkxygc201501027
    [13] 陈灿明.混凝土双轴压缩试验的垫层组合装置: 中国, ZL201620733232.2[P]. 2016-12-07.

    CHEN Canming. Cushion combination device for concrete biaxial compression test: China, ZL201620733232.2[P]. 2016-12-07. (in Chinese)
  • [1] 胡钰泉, 胡少伟, 黄逸群.  带裂缝混凝土轴拉力学性能及Kaiser效应试验研究 . 水利水运工程学报, 2019, (3): 67-75. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.009
    [2] 汪加梁, 杨绿峰, 余波.  圆形截面混凝土中氯离子时变扩散解析模型 . 水利水运工程学报, 2019, (5): 76-84. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.010
    [3] 程卓群, 彭刚, 孙尚鹏, 王普, 刘苗苗.  基于Najar能量法的混凝土动态双轴受压损伤特性分析 . 水利水运工程学报, 2019, (4): 100-106. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.04.014
    [4] 程卓群, 王乾峰, 王普, 孙尚鹏, 刘苗苗.  双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究 . 水利水运工程学报, 2019, (5): 101-107. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.05.013
    [5] 胡少伟, 王阳.  不同冻融方式下混凝土双K断裂韧度对比试验 . 水利水运工程学报, 2018, (2): 90-96.
    [6] 谢京辉, 彭刚, 陈灯红, 操佩, 柳琪.  不同初始孔隙水压力下混凝土动态力学特性 . 水利水运工程学报, 2017, (3): 99-106.
    [7] 徐童淋, 彭刚, 杨乃鑫, 柳琪.  混凝土冻融劣化后动态单轴抗压特性试验研究 . 水利水运工程学报, 2017, (6): 69-78.
    [8] 刘博文, 彭刚, 王孝政, 马小亮, 邓媛.  不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验 . 水利水运工程学报, 2017, (1): 32-36.
    [9] 肖杰, 彭刚, 邓媛, 王孝政, 罗曦.  循环加卸载下混凝土滞回环特性研究 . 水利水运工程学报, 2016, (6): 97-102.
    [10] 马小亮, 彭刚, 肖杰, 胡伟华.  不同加载速率下混凝土损伤阶段的划分 . 水利水运工程学报, 2016, (6): 90-96.
    [11] 赵井辉, 刘福胜, 韦梅, 程明.  花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响 . 水利水运工程学报, 2016, (2): 39-45.
    [12] 王孝政, 彭刚, 罗曦, 肖杰.  混凝土单轴循环加卸载试验及声发射特性 . 水利水运工程学报, 2016, (4): 92-97.
    [13] 罗曦, 彭刚, 刘博文, 王孝政.  用改进Najar能量法分析混凝土单轴受压损伤特性 . 水利水运工程学报, 2016, (5): 103-108.
    [14] 江培情, 王立成.  基于Ottosen模型的混凝土多轴动态强度准则 . 水利水运工程学报, 2015, (1): 74-81.
    [15] 洪斌.  基于可靠度随机有限元法的海洋混凝土结构耐久性分析 . 水利水运工程学报, 2014, (2): 26-32.
    [16] 徐港, 苏义彪, 王青, 邓庆.  基于图像处理技术的混凝土碳化深度测量 . 水利水运工程学报, 2013, (3): 21-24.
    [17] 赵联桢, 杨平, 刘成.  混凝土早期力学性能试验研究 . 水利水运工程学报, 2013, (1): 35-40.
    [18] 唐云清, 柯敏勇, 李霄琳, 刘海祥.  高强混凝土双轴徐变数值模拟及试验验证 . 水利水运工程学报, 2013, (6): 29-35.
    [19] 贲能慧,任旭华,许朴.  复杂多滑动面混凝土重力坝稳定分析与安全评价 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
    [20] 魏巍巍,贡金鑫,李龙.  使用荷载下圆形截面钢筋混凝土构件钢筋应力的计算 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
  • abc:
  • 加载中
图(7) / 表 (4)
计量
  • 文章访问数:  155
  • HTML全文浏览量:  72
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-30
  • 刊出日期:  2019-06-01

/

返回文章
返回