主要影响因素

第2章、主要因素的影响混凝土的基本力学性能是：采用标准试件、按照标准试验方法、在理想应力状态下进行的一次短期加载试验测定。工程混凝土影响因素众多，主要有：⑴荷载的重复加卸载作用；⑵构件截面的非均匀受力；⑶非28天龄期加载；⑷荷载的长期持续作用等。

⑵等应变增量的重复完全加卸载(b)⑴单调加载(a)2.1荷载重复加卸作用过镇海介绍了6种压应力重复加卸载试验：⑷等应力循环加卸载(d)⑶等应变增量的重复加卸载，但卸载至卸载前应力的一半时，立即再加载(c)⑸等应变循环加卸载(e)⑹沿首次卸载曲线的循环加卸载(f)

沿着重复荷载下混凝土应力-应变曲线的外轮廓描绘所得的光滑曲线称为包络线（EV）。包络线EV所有试件都是在超过峰值应力后、总应变达（1.5～3.0)×10-6时出现第一条可见裂缝。裂缝细而短，平行于压应力方向。裂缝与破坏过程继续加卸载，相继出现多条纵向短裂缝。若荷载重复加卸多次，则总应变值并不增大，裂缝无明显发展。裂缝与破坏过程当试件的总应变达(3～5)×10-3时，相邻裂缝延伸并连接，形成贯通的斜向裂缝。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。这一过程也与试件一次单调加载的现象相同。卸载曲线

从受压应力-应变全曲线或包络线上的任一点（σu，εu）卸载至应力为零，得完全卸载曲线。

再加载曲线横向应变（

ε’

）重复荷载作用下，试件横向应变的变化如图

在重复荷载试验中，从包络线上任一点卸载后再加载，其交点称共同点。共同点轨迹线CM稳定点轨迹线ST

即混凝土低周疲劳的极限包线2.2、偏心受压

2.2.1试验方法

1.等偏心距试验(e0=const)2.全截面受压，一侧应变为零（ε2≡o)3.等应变梯度加载（ε1-ε2=const）按控制截面应变方法的不同分为三类：2.2.2主要试验结果（以等偏心距试验为例）混凝土塑性变形产生的截面非线性应力分布，有利于承载力的提高。1.极限承载力（Np）和相应的最大应变(ε1p)所有试件的三角形受压破坏区，纵向长度约为横向宽度的2倍。压碎区的长度和面（体）积均随偏心距的增大、截面压区高度的减小而逐渐减小。⑴⑵⑶eo>0.2he0<0.15h中心受压2.破坏形态3.截面应变

试验中量测的荷载与截面外侧应变（ε1，ε2)的全曲线如图。e0<0.15h的试件ε2

由开始加载时的压应变逐渐转为拉应变；而e0>0.2h的试件ε2自始至终为受拉，其全曲线形状也与轴心受压应力-应变全曲线相似。4.中和轴的变化

由截面应变分布图很容易确定偏心受压试件的中和轴位置：

2.2.3应力－应变关系

⑴增量方程计算法。⑵给定全曲线方程，拟合参数值。增量法拟合法最终结果分别计算，经相互验证和修正

试验结论表明，偏心受压应力应变曲线形状与偏心距无关，所以偏心受压和轴心受压可采用相同的曲线方程。过镇海试验分析表明，fc.e、εp,e、e0三者的关系如下式：理论曲线和试验结果的比较如图。按上式计算，轴心受压构件（e0=0)得1，受弯构件(e0＝∞)得1.2。

1破坏过程2极限抗拉强度和塑性影响系数2.3偏心受拉和弯曲受拉弹性值截面抵抗矩塑性影响系数：偏心受拉受弯非弹性的混凝土材料γ>1，经回归分析得：或3极限荷载时的最大拉应变εt,p—混凝土轴心受拉时的峰值应变；受弯构件(e0=∞）得ε1p=2εt,p4截面应变和中和轴的变化荷载-截面应变与轴拉相似；受拉至破坏符合平截面假定。中和轴的位置主要取决于荷载偏心距。5应力－应变曲线方程根据分析结果建议如下：偏心受拉和受弯的抗拉强度ft,e和峰值应变εt,e．取为:式中，ft,εt,p—混凝土轴心抗拉强度和相应的峰值应变受弯构件:式中，偏心受拉构件：应力-应变全曲线方程分别采用不同的形式：

世界各国的钢筋混凝土结构设计规范，一般都取龄期t=28天作为标定混凝土强度和其它性能指标的标准。

混凝土的强度和弹性模量等随其龄期的变化规律和增长幅度受到许多因素的影响。如：水泥的品种和成分、水泥的质量、外加剂、养护条件、环境的温度和湿度及其变化等。2.4龄期1抗压强度

混凝土的抗压强度在一般情况下随龄期单调增长，但增长速度渐减并趋向收敛。

混凝土抗压强度随龄期变化的数学描述，经验公式：式中fc(t),fc(n)和fc(28)—龄期为t、n和28天时的混凝土抗压强度；

a、b—取决于水泥品种和养护条件的参数。

当应力水平很高（σ≥0.8fc）时，混凝土进入不稳定裂缝发展期，试件的变形增长不再收敛，在应力持续一定时间后发生破坏，得到强度极限线。荷载长期持续作用，混凝土不会破坏的最高应力，称为长期抗压强度，一般取为0.80fc。2长期抗压强度混凝土的弹性模量值随龄期(t/天)的增长变化如图：

弹性模量Ec(t)在早期(t<28天）的增长速度较快，在后期(t>28天）增加幅度较小。主要原因是混凝土中粗骨料的性能稳定，弹性模量与龄期无关。3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的收缩。

混凝土的收缩应变值超过其轴拉峰值应变(εt,p)的3～5倍，成为其内部微裂缝和外表宏观裂缝发展的主要原因。

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3个月内出现，但龄期超过20年后收缩变形仍未终止。2.5收缩影响混凝土收缩变形的主要因素有：

1.水泥的品种和用量2.骨料的性质、粒径和含量

3.养护条件4.使用期的环境条件

5.构件的形状和尺寸6.其它因素（各种添加剂、配筋率等）

混凝土的收缩变形，因为影响因素多，变化幅度大，一般难以准确定量。

模式规范CEB-FIPMC90中给出了素混凝土构件在未加载情况下的平均收缩（或膨胀）应变的计算式为：模型中考虑了5个主要因素对混凝土收缩变形的影响:⑴水泥种类（βc）；⑵环境相对湿度(RH％）；⑶构件尺寸（2Ac／u)；⑷时间(t,ts)；⑸混凝土的抗压强度（fc）试验证明，混凝土强度值本身并不影响其收缩变形量。只是因为混凝土中的水泥用量、水灰比、骨料状况、养护条件等影响收缩的因素.按上述公式计算的混凝土收缩变形，随各主要因素的变化规律和幅度如图。2.6.1基本概念2.6徐变

徐变：应力不变，应变随时间持续增大。徐变主要是水泥凝胶体的塑性流（滑）动，以及骨料界面和砂浆内部微裂缝发展的结果。内部水分的蒸发也产生附加的干缩徐变。与徐变相平行的现象是松弛，两者可相互转换或折算。

松弛：应变不变，应力随时间持续降低。混凝土的徐变和松弛现象，对结构工程产生不利的或有利的形响。

⑴混凝土长期抗压强度降低约20％；⑵梁、板的挠度增大一倍；⑶预应力结构的预应力损失50%,降低构件的抗裂性；⑷构件的截面应力和结构的内力发生重分布等；⑸在大体积水工结构中，徐变的出现降低了温度应力（即松弛），减少收缩裂缝；⑹结构的局部应力集中区，徐变可调整应力分布等。这些影响对于结构的作用有轻有重，应该区别情况给于适当解决。式中:to—施加应力时的混凝土龄期．

t—计算所需应变的龄期；

Ec(to)—龄期to时的混凝土弹性模量值。

结构混凝土在应力σ(t0)作用下、至龄期t时的总应变为εcσ(t,t0):由起始应变εci(t0)和徐变εcc(t,t0)等两部分组成：单位徐变或徐变度徐变系数影响混凝土徐变值和变化规律的主要因素有：

1、应力水平混凝土承受的应力水平σ(t0)／fc(t0）越高，则起始应变越大，随时间增长的徐变也越大。2.6.2主要影响因素2.加载时的龄期3.原材料和配合比4.制作和养护条件5.使用期的环境条件6.构件的尺寸计算模型中主要考虑：加载时混凝土的龄期(to)；应力持续时间(t-t0)；环境