主要影响因素

1、第第2章章、主要因素的影响响 混凝土的基本力学学性能是：采用标标准试试件、按照标标准试验试验方法、在理想应应力状态状态下进进行的一次短期加载试验测载试验测定。工程混凝土影响响因素众众多，主要有：荷载载的重复复加卸载载作用；构构件截面的非均匀匀受力；非28天龄龄期加载载；荷载载的长长期持续续作用等。 等应变应变增量的重复复完全加卸载载(b)单调单调加载载(a)2.1 荷载重复加卸作用荷载重复加卸作用 过镇海介绍了过镇海介绍了6种压应种压应力重复加卸载试验：力重复加卸载试验：等应应力循环环加卸载载(d)等应变应变增量的重复复加卸载载，但卸载载至卸载载 前应应力的一半时时，立即再加载载 (c)等应变

2、应变循环环加卸载载(e)沿首次卸载载曲线线的循环环加卸载载( f ) 沿着重复荷载下混沿着重复荷载下混凝土应力凝土应力- -应变曲线的应变曲线的外轮廓描绘所得的光滑外轮廓描绘所得的光滑曲线称为包络线（曲线称为包络线（EVEV）。包络线络线EV 所有试件都是在超过峰值所有试件都是在超过峰值应力后、总应变达（应力后、总应变达（) 3.0) 1010-6-6时出现第一条可见裂缝。时出现第一条可见裂缝。裂缝细而短，平行于压应力方裂缝细而短，平行于压应力方向。向。裂缝与缝与破坏过过程 继续加卸载，相继出现多条继续加卸载，相继出现多条纵向短裂缝。若荷载重复加卸多纵向短裂缝。若荷载重复加卸

3、多次，则总应变值并不增大，裂缝次，则总应变值并不增大，裂缝无明显发展。无明显发展。当试件的总应变达当试件的总应变达(3(35) 5) 1010-3-3时，相邻裂缝延伸并连接，形成贯时，相邻裂缝延伸并连接，形成贯通的斜向裂缝。通的斜向裂缝。应变再增大，斜裂缝的破坏带逐应变再增大，斜裂缝的破坏带逐渐加宽，仍保有少量残余承载力。渐加宽，仍保有少量残余承载力。这一过程也与试件一次单调加载这一过程也与试件一次单调加载的现象相同。的现象相同。卸载载曲线线 从从受压应压应力-应变应变全曲线线或包络线络线上的任一点（u，u）卸载载至应应力为为零，得完全卸载载曲线线。 再加载载曲线线横横向应变应变（ ）重复复荷

4、载载作用下，试试件横横向应变应变的变变化如图图 在重复复荷载试验载试验中，从从包络线络线上任一点卸载载后再加载载，其交点称称共同点。共同点轨轨迹线线CM稳稳定点轨轨迹线线ST 即即混凝土低周疲劳劳的极极限包线线2.2、偏心受压压 2.2.1 试验试验方法 1.等偏心距试验试验(e0 =const) 2.全截面受压压，一侧应变为侧应变为零（2o) 3.等应变应变梯度加载载（1-2=const） 按控制截面应变方法的不同分为三类：按控制截面应变方法的不同分为三类：2.2.2 主要试验结试验结果（以等偏心距试验为试验为例） 混凝土塑性变变形产产生的截面非线线性应应力分布，有利于承载载力的提高。 1.

5、极极限承载载力（Np）和相应应的最大应变应变(1p)/6(10hebhfNce 所有试试件的三角形受压压破坏区区，纵纵向长长度约为横约为横向宽宽度的2倍。压压碎区区的长长度和面（体）积积均随随偏心距的增大、截面压区压区高度的减减小而逐渐减渐减小。eo 0. 2he00. 15h中心受压压2.破坏形态态3.截面应变应变 试验试验中量测测的荷载与载与截面外侧应变侧应变（1，2)的全曲线线如图图。 e00. 2h的试试件2自始至终为终为受拉，其全曲线线形状状也与轴与轴心受压应压应力-应变应变全曲线线相似。4.中和轴轴的变变化 由截面应变应变分布图图很容易确定偏心受压试压试件的中和轴轴位置： 0125

6、 . 0ehhxe 2.2.3 应应力应变关应变关系 增量方程计计算法。给给定全曲线线方程，拟拟合参数值参数值。增量法拟合法分别计别计算，经经相互验证验证和修正 试验结论试验结论表明，偏心受压应压应力应变应变曲线线形状与状与偏心距无关关，所以偏心受压压和轴轴心受压压可采用相同的曲线线方程。过镇海试验分析表明，过镇海试验分析表明，fc.e、p,e、e0三者的关系如下式：三者的关系如下式：)/6(12 . 02 . 10,heffpepcec 理论论曲线线和试验结试验结果的比较较如图图。 按上式计计算，轴轴心受压构压构件（e0=0)得1，受弯构弯构件(e0)得1.2。 )/6(12 . 02 .

7、10,heffpepcec 2.3 偏心受拉和弯曲受拉偏心受拉和弯曲受拉)/6(10hebhfNte 弹弹性值值截面抵抗矩塑性影响响系数数：偏心受拉受弯弯)61(0,hebhfNfftPtft 26bhfMtp 非弹弹性的混凝土材料 1，经经回归归分析得：)/6(51. 177. 051. 10he )/6(11)/6(51. 177. 051. 1(00hehebhfNtp 或或t,p混凝土轴轴心受拉时时的峰值应变值应变； 受弯构弯构件(e0=）得1p =2 t,p)/6(110 . 20,1heptp 荷载载-截面应变与轴应变与轴拉相似；受拉至破坏符合平截面假定。中和轴轴的位置主要取决决于

8、荷载载偏心距。根据分析结果建议如下：根据分析结果建议如下：偏心受拉和受弯的抗拉强度偏心受拉和受弯的抗拉强度ft,e和峰值应变和峰值应变t,e取为取为:式中，ft ,t,p混凝土轴轴心抗拉强度和相应应的峰值应变值应变受弯构弯构件:)/6(11 . 01 . 10,hefftet )/6(13 . 03 . 10,heptet xxxyxxxyxt 7 . 16)1(, 12 . 02 . 1, 1 xxxyxxxyx 7 . 12)1(5 . 0, 12, 1式中，式中，etptfyx,/,/ 偏心受拉构构件： 应应力-应变应变全曲线线方程分别别采用不同的形式： 世界各国国的钢钢筋混凝土结构设计

9、规结构设计规范，一般都取龄龄期t=28天作为标为标定混凝土强度和其它它性能指标标的标标准。 混凝土的强度和弹弹性模量等随随其龄龄期的变变化规规律和增长长幅度受到许许多因素的影响响。如：水泥的品种种和成分、水泥的质质量、外加剂剂、养护条养护条件、环环境的温温度和湿湿度及其变变化等。2.4 龄期龄期1 抗压强度抗压强度 混凝土的抗压压强度在一般情况况下随龄随龄期单调单调增长长，但增长长速度渐减并趋渐减并趋向收敛敛。 混凝土抗压压强度随龄随龄期变变化的数学数学描述，经验经验公式：式中 fc(t), fc(n)和fc(28)龄龄期为为t、n和28天时时的混凝土抗压压强 度； a、b取决决于水泥品种种和

10、养护条养护条件的参数参数。)28()()(lglg)(ccccfbtattfnfnttf 当应当应力水平很高（0.8fc）时时，混凝土进进入不稳稳定裂缝发缝发展期，试试件的变变形增长长不再收敛敛，在应应力持续续一定时间时间后发发生破坏，得到强度极极限线线。荷载长期持续作用，混凝土不会破坏的最高应力，荷载长期持续作用，混凝土不会破坏的最高应力，称称为长为长期抗压压强度，一般取为为0.80fc。2 长期抗压强度长期抗压强度 混凝土的弹弹性模量值随龄值随龄期(t/天)的增长变长变化如图图： 弹弹性模量Ec(t)在早期(t28天）增加幅度较较小。主要原因是混凝土中粗骨料的性能稳稳定，弹弹性模量与龄与龄

11、期无关关。3 弹性模量弹性模量 混凝土在空气中的硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土在空气中的硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。混凝土的收缩。 混凝土的收缩应变值缩应变值超过过其轴轴拉峰值应变值应变(t,p)的35倍，成为为其内内部微裂缝缝和外表宏观观裂缝发缝发展的主要原因。 混凝土的收缩是个长期过程。已有试验说明，收缩变形混凝土的收缩是个长期过程。已有试验说明，收缩变形在混凝土开始干燥时发展较快，以后逐渐减慢，大部分收在混凝土开始干燥时发展较快，以后逐渐减慢，大部分收缩在龄期缩在龄期3 3个月内出现，但龄期超过个月内出现，但龄期超过2020年后收缩变形仍未终年后收缩变形仍未终止。止

12、。2.5 收缩收缩影响响混凝土收缩变缩变形的主要因素有： 1.水泥的品种种和用量 2.骨料的性质质、粒径径和含量 3.养护条养护条件 4.使用期的环环境条条件 5.构构件的形状状和尺寸 6.其它它因素（各种种添加剂剂、配筋率等） 混凝土的收缩变缩变形，因为为影响响因素多，变变化幅度大，一般难难以准确定量。 模式规规范CEB-FIP MC90中给给出了素混凝土构构件在未加载载情况况下的平均收缩缩（或膨胀胀）应变应变的计计算式为为：)(),(,sscsossctttt 6cso10)90(160 cscRHf 其中，其中，模型中考虑虑了5个个主要因素对对混凝土收缩变缩变形的影响响: 水泥种类种类（

13、c）； 环环境相对湿对湿度(RH）； 构构件尺寸（2Acu)； 时间时间(t, ts) ； 混凝土的抗压压强度（fc） 试验证试验证明，混凝土强度值值本身并并不影响响其收缩变缩变形量。只是因为为混凝土中的水泥用量、水灰比、骨料状况状况、养护条养护条件等影响响收缩缩的因素.按上述公式计计算的混凝土收缩变缩变形，随随各主要因素的变变化规规律和幅度如图图。2.6.1 基本概概念2.6 徐变徐变 徐变变：应应力不变变，应变随时间应变随时间持续续增大。 徐变变主要是水泥凝胶胶体的塑性流（滑）动动，以及骨料界面和砂浆内浆内部微裂缝发缝发展的结结果。内内部水分的蒸发发也产产生附加的干缩缩徐变变。 与与徐变变

14、相平行的现现象是松弛，两两者可相互转换转换或折算。 松弛：应变应变不变变，应应力随时间随时间持续续降低。 混凝土的徐变变和松弛现现象，对结构对结构工程产产生不利的或有利的形响响。 混凝土长长期抗压压强度降低约约20；梁、板的挠挠度增大一倍；预应预应力结构结构的预应预应力损损失50%,降低构构件的抗裂性；构构件的截面应应力和结构结构的内内力发发生重分布等；在大体积积水工结构结构中，徐变变的出现现降低了温温度应应力（即松弛），减减少收缩缩裂缝缝；结构结构的局部应应力集中区区，徐变变可调调整应应力分布等。这这些影响对响对于结构结构的作用有轻轻有重，应该区别应该区别情况给况给于适当当解决决。式中: t

15、o 施加应应力时时的混凝土龄龄期 t 计计算所需应变应变的龄龄期； Ec(to)龄龄期to时时的混凝土弹弹性模量值值。 结构混凝土在应力结构混凝土在应力(t(t0 0) )作用下、至龄期作用下、至龄期t t时的总应变为时的总应变为cc(t,t(t,t0 0):):由起始应变由起始应变cici (t (t0 0) )和徐变和徐变cccc(t,t(t,t0 0) )等两部等两部分组成：分组成：)()(),()(),(000000tEtttttttccicccic）（其中，其中， 单位徐变或徐变度单位徐变或徐变度)(),(),(000tttttCcc 徐变系数徐变系数)(),(),(000tttttcicc 影响响混凝土徐变值变值和变变化规规律的主要因素有： 1、应应力水平 混凝土承受的应应力水平(t0)fc (t0）越高，则则起始应变应变越大，随时间随时间增长长的徐变变也越大。2.6.2 主要影响响因素2.加载时载时的龄龄期3.原材料和配合比 4.制作和养护条养护条件5.使用期的环环境条条件6.构构件的尺寸 计计算模型中主要考虑虑：加载时载时混凝土的龄龄期(to)；应应力持续时间续时间(