混凝土柱單軸動(dòng)態(tài)抗壓特性的應(yīng)變率效應(yīng)研究

鄒篤建，劉鐵軍，滕 軍，嚴(yán)桂蘭

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 深圳研究生院，深圳 518055)

混凝土材料是典型的率敏感材料，不同應(yīng)變率下其強(qiáng)度、延性和破壞模式明顯改變［1－2］。土木工程中的各種混凝土結(jié)構(gòu)除了承受靜荷載外，不可避免地會(huì)遭遇到動(dòng)荷載的作用。而且一些動(dòng)荷載例如地震作用、臺(tái)風(fēng)、海嘯等并不是時(shí)刻作用在結(jié)構(gòu)上，但它們對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞性及不可預(yù)知性，使其成為控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素。針對(duì)一定的應(yīng)變率范圍來徹底研究材料的本構(gòu)關(guān)系和破壞機(jī)理是非常必要的。

歐洲混凝土協(xié)會(huì)CEB［3］在總結(jié)多數(shù)試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，規(guī)定了一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率，推薦了不同動(dòng)態(tài)應(yīng)變率下混凝土材料的抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變、彈性模量相對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率下的變化系數(shù)。一般認(rèn)為當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)存在動(dòng)力荷載作用時(shí)，可以將材料的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高25% ～30%，而當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受沖擊荷載時(shí)(應(yīng)變率大約為10 s－1)混凝土材料的抗壓強(qiáng)度可以提高85% ～100%［4－5］。應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)于混凝土初始彈性模量和峰值應(yīng)變的影響一直存在爭(zhēng)議，Bischoff［6］匯總了前人的試驗(yàn)結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行了深入的分析。國(guó)內(nèi)的學(xué)者閆東明、肖詩云［7－12］進(jìn)行了大量的混凝土試件的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，他們的研究進(jìn)一步拓展了混凝土材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的深度和廣度。

由于混凝土本身的離散性，以及試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)量設(shè)備的不同，不同研究者所得到的試驗(yàn)結(jié)論相差較大甚至互相矛盾，所以對(duì)于混凝土材料的本構(gòu)關(guān)系研究，還繼續(xù)需要新的更多的試驗(yàn)去驗(yàn)證。混凝土材料的動(dòng)力試驗(yàn)要比靜力試驗(yàn)復(fù)雜的多，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果的因素也非常多。在分析試驗(yàn)結(jié)果的過程中，必須合理的考慮這些影響試驗(yàn)結(jié)果的因素，其中包括慣性效應(yīng)、試件尺寸、應(yīng)力和應(yīng)變沿試件縱向的不均勻性、應(yīng)力波效應(yīng)以及在高應(yīng)變率范圍內(nèi)一維波理論的各種限制。對(duì)于本文中的試驗(yàn)而講，在試驗(yàn)過程中，考慮了試驗(yàn)機(jī)剛度、慣性效應(yīng)、應(yīng)力應(yīng)變的不均勻性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)設(shè)備和試件

本試驗(yàn)采用 Wawtest液壓試驗(yàn)機(jī)，最大負(fù)荷為5000 kN。在試驗(yàn)過程中需要采集時(shí)間、試驗(yàn)力、位移等數(shù)據(jù)，試驗(yàn)力通過短柱頂端的力傳感器測(cè)出，位移通過自己加工的引伸計(jì)測(cè)出，測(cè)量標(biāo)距為300mm，試驗(yàn)設(shè)備詳圖如圖1所示。試件的尺寸為150×450mm的圓柱體。混凝土的配合比為膠凝材料總量(水泥和粉煤灰):水:石子:砂子 =1∶0.47∶3.11∶2.19，其中粉煤灰摻量為水泥的21%，另外高效減水劑用量為水泥用量的2.66%，水泥采用P.O42.5R號(hào)廣東梅州塔牌水泥，骨料為碎石，最大粒徑25mm，砂子為河砂。試件用PVC管澆筑成型，在振動(dòng)臺(tái)上振搗密實(shí)，試件澆筑成型一天后拆模，在養(yǎng)護(hù)室恒溫恒濕的條件下養(yǎng)護(hù)1個(gè)月后，取出在室溫下養(yǎng)護(hù)5個(gè)月后進(jìn)行抗壓性能試驗(yàn)。

圖1 試驗(yàn)設(shè)備詳圖Fig.1 Details of testing machine

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)主要研究混凝土在地震荷載作用下的動(dòng)態(tài)特性，考慮到結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下響應(yīng)的應(yīng)變率在10－4/s～10－2/s左右，所以試驗(yàn)的應(yīng)變率主要分為10－5/s、10－4/s、10－3/s、10－2/s 四 個(gè) 數(shù) 量 級(jí)，并 取10－5/s為準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率。由于混凝土是脆性材料，在普通試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗壓試驗(yàn)時(shí)，超過最大應(yīng)力(即混凝土抗壓強(qiáng)度)后試件立即崩碎。所得的應(yīng)力應(yīng)變下降段曲線沒有規(guī)律，峰值應(yīng)力處的應(yīng)變值也因不同的試驗(yàn)機(jī)而有很大的差異。Whitney指出，試件的突然破壞是由于試驗(yàn)機(jī)本身的剛度不足造成的，試驗(yàn)機(jī)在加載過程中，存儲(chǔ)了很大的彈性變形能，當(dāng)試件達(dá)到最大承載力后，試驗(yàn)機(jī)因荷載減小而迅速的釋放能量，對(duì)試件施加較大的附加應(yīng)變而引起急速的破壞。所以在試驗(yàn)中配置了兩個(gè)剛性元件置于試件兩側(cè)，與試件共同受力，以防止試件在超過最大承載力后由于試驗(yàn)機(jī)的回彈而使試件突然破壞，試驗(yàn)裝置見圖1。配置了剛性輔助設(shè)備后，柱試件和鋼管柱的剛度和對(duì)試驗(yàn)機(jī)作用在試件上的位移加載速率有較大影響，所以需要通過式(1)來對(duì)試件的位移加載速率進(jìn)行調(diào)整。慣性效應(yīng)隨著加載速率的提高對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響加大，可以通過式(2)來計(jì)算試驗(yàn)中慣性效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響有多大，通過把壓力傳感器放在柱試件上端(試驗(yàn)機(jī)的油泵在試件下端，試件的下端是加載端)能弱化慣性效應(yīng)的影響。

式中:V為試驗(yàn)機(jī)加載速率;L為試件長(zhǎng)度;A為試件截面積;?σ/?ε為試驗(yàn)材料某應(yīng)力狀態(tài)的切線模量;K為試驗(yàn)機(jī)剛度;PI為等效慣性力;ρ為試件材料的密度。

(1)試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

試驗(yàn)前，先要對(duì)荷載傳感器、引伸計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，建立標(biāo)定文件，對(duì)加載系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

(2)試件處理及測(cè)點(diǎn)布置

在試件圓周四等分點(diǎn)處粘貼引伸計(jì)以測(cè)量豎向應(yīng)變。

(3)試件安裝

按照設(shè)備詳圖分別安裝好荷載傳感器、試件，初步對(duì)試件進(jìn)行幾何對(duì)中，首先調(diào)整試件位置，使其基本位于設(shè)備的幾何中心;然后以準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率對(duì)柱試件進(jìn)行3～5次預(yù)壓，預(yù)壓荷載值取柱試件靜態(tài)抗壓強(qiáng)度的30%。預(yù)壓后安裝好引伸計(jì)，以不同的恒定的位移加載速率對(duì)柱試件進(jìn)行軸心抗壓性能試驗(yàn)。

2 結(jié)果分析

由于混凝土動(dòng)力試驗(yàn)受到試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)技術(shù)及試件離散性等多方面的影響，試驗(yàn)的成功率較靜力試驗(yàn)偏低，而且由于高應(yīng)變率時(shí)，對(duì)試驗(yàn)機(jī)的要求比較高，應(yīng)變率為10－2/s的抗壓試驗(yàn)并沒有加剛性輔助設(shè)備。下面結(jié)果分析中的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變的值為剔除異常數(shù)據(jù)點(diǎn)后，柱試件的平均值。

2.1 應(yīng)力－應(yīng)變曲線

圖2為混凝土柱試件在不同應(yīng)變率下的應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)€，從圖中可以看出這些曲線都基本反映了混凝土的受壓特性。試件在受載初期基本上處于線彈性階段，應(yīng)力－應(yīng)變曲線呈線性變化;隨著應(yīng)力的增加，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，試件內(nèi)部的初始裂紋開始發(fā)展或出現(xiàn)新的裂縫，應(yīng)力－應(yīng)變曲線呈非線性變化;隨著應(yīng)變率的增加，加大了初始裂縫發(fā)展和新裂縫發(fā)展的應(yīng)力水平，延長(zhǎng)了本構(gòu)關(guān)系的彈性段。

圖2 不同應(yīng)變率下應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.2 Relationship of strain rate and constitutive relation

2.2 試驗(yàn)影響因素分析

2.2.1 試驗(yàn)機(jī)剛度

利用式(1)可討論試驗(yàn)機(jī)的剛度對(duì)混凝土試件應(yīng)變率的影響。當(dāng)在試驗(yàn)中配置了剛性元件以后，式(1)可被修正為式(3):

其中:?σs/?εs為剛性元件某應(yīng)力狀態(tài)下的切線模量;As為剛性元件截面積;?σc/?εc為混凝土柱試件某應(yīng)力狀態(tài)下的切線模量;Ac為混凝土柱試件截面積。

Wawtest液壓試驗(yàn)機(jī)在考慮液壓油壓縮性情況下，取其剛度為1000 k N/mm。對(duì)試驗(yàn)中使用的剛性元件做單軸抗壓試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)剛性元件在0－6000微應(yīng)變范圍內(nèi)，切線模量基本不變。式(3)中唯一的未知部分就是混凝土柱試件在任意應(yīng)力狀態(tài)下的切線模量。為方便對(duì)混凝土某應(yīng)力狀態(tài)下的切線模量進(jìn)行討論，利用清華大學(xué)過鎮(zhèn)海提出的雙參數(shù)模型對(duì)試驗(yàn)曲線進(jìn)行擬合，并對(duì)擬合后的曲線求導(dǎo)，進(jìn)而可以方便的得到任意應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力－應(yīng)變曲線的切線模量。過鎮(zhèn)海提出的雙參數(shù)模型具體表達(dá)式為:

本次試驗(yàn)以及以往的試驗(yàn)都證明在不同應(yīng)變率下，混凝土應(yīng)力－應(yīng)變曲線在形狀上是相似的。進(jìn)而完全可以利用現(xiàn)有的靜態(tài)本構(gòu)模型，通過調(diào)整參數(shù)來發(fā)展成為不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型，一條受壓應(yīng)力－應(yīng)變曲線的控制點(diǎn)在于彈性模量、抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變，這三個(gè)物理量確定了，不同模型的應(yīng)力－應(yīng)變曲線基本上就可以確定了。對(duì)于過鎮(zhèn)海提出的靜態(tài)本構(gòu)模型，有兩個(gè)未知數(shù)A和α。A是初始彈性模量和峰值割線模量的比值，α是調(diào)整曲線下降段形狀的參數(shù)。通過匯總不同學(xué)者的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以擬合出參數(shù)A和α的表達(dá)式，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)比較合理的不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型。以本文試驗(yàn)應(yīng)變率10－4/s情況下的試驗(yàn)曲線為例進(jìn)行擬合，得到應(yīng)力－應(yīng)變曲線的表達(dá)式如式(5)所示。對(duì)式(5)進(jìn)行求導(dǎo)，可得到曲線在任意應(yīng)力狀態(tài)下的切線模量。

試驗(yàn)過程中是否使用剛性元件對(duì)試件的應(yīng)變率范圍影響很大，利用10－4/s下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的切線模量，通過式(3)來討論應(yīng)變率的變化范圍。不使用剛性元件時(shí)，試件應(yīng)變率的變化范圍為［0.55～2.20］·(V/L);使用剛性元件后，試件應(yīng)變率的變化范圍為［0.1214 ～0.1452］(V/L)。由此說明附加剛性元件以后，在單軸抗壓試驗(yàn)中，試件應(yīng)變率范圍的穩(wěn)定性有了比較好的改善，但是對(duì)于同一試件應(yīng)變率，需要較大的位移加載速率來實(shí)現(xiàn)。對(duì)其它幾種應(yīng)變率情況下的曲線經(jīng)過分析后，本次單軸抗壓試驗(yàn)的位移加載速率和試件的應(yīng)變率范圍匯總?cè)缦?

(無輔助剛性元件、沒有討論應(yīng)力－應(yīng)變曲線下降段)

2.2.2 慣性影響

利用式(2)討論慣性效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，在公式(2)中 ρ=2400kg/m3，A=17662.5mm2，L=450mm。唯一的未知因素是(t)。由式(6)可知，求(t)的關(guān)鍵因素在于ΔL(t)。利用試驗(yàn)結(jié)果把ΔL(t)擬合成t的三次方多項(xiàng)式，設(shè)，以應(yīng)變率為 10－3/s工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行擬合:A=－2.66×10－5;B1=2.32 ×10－4;B2= －2.73 ×10－4;B3=1.85 ×10－4。

Max_PI=11.08 kN;Max_σPI=0.63 MPa;

同理可對(duì)其它幾種應(yīng)變率情況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合分析，不同應(yīng)變率下等效慣性力的極值匯總?cè)绫?所示:

表1 不同應(yīng)變率下PI的極值匯總Tab.1 Maximums at different strain rates

式(2)是基于將壓力傳感器置于加載端而推導(dǎo)得出的，由表1中的數(shù)據(jù)可知，在應(yīng)變率為10－2/s時(shí)，慣性效應(yīng)開始趨于明顯，如果將壓力傳感器置于加載端，則因慣性效應(yīng)會(huì)得到較大的壓力值。Chung［13］在0.1/s～1/s應(yīng)變率范圍內(nèi)對(duì)比研究了壓力傳感器分別置于加載端和固定端傳感器測(cè)量值的大小，得出了將壓力傳感器置于固定端可以有效地降低慣性效應(yīng)對(duì)測(cè)量值的影響。在本試驗(yàn)中，將壓力傳感器置于試件的固定端，壓力傳感器的測(cè)量值已經(jīng)比較準(zhǔn)確。綜合試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析來看，在10－5/s～10－2/s范圍內(nèi)，可以忽略慣性效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2.2.3 應(yīng)力、應(yīng)變的不均勻性

在單軸抗壓試驗(yàn)中，對(duì)于同一個(gè)試件上不同的引伸計(jì)的測(cè)量結(jié)果是不完全重合的，甚至相差的比較大，如圖3所示;有三個(gè)因素可能導(dǎo)致了測(cè)量結(jié)果的差異性:① 試件兩端不完全水平，單軸受壓時(shí)，可能出現(xiàn)試件端面的局部先受壓，進(jìn)而導(dǎo)致某一側(cè)的引伸計(jì)先有讀數(shù);② 試件長(zhǎng)度為450mm，測(cè)量標(biāo)距為300mm，試件在受壓過程中，在長(zhǎng)度方向的變形存在不均勻性;③測(cè)量誤差。

圖3 不同引伸計(jì)測(cè)得的應(yīng)力－應(yīng)變曲線Fig.3 σ－ε curves from different extensometers

針對(duì)以上誤差因素，在試驗(yàn)過程中可采用以下幾點(diǎn)來盡量降低其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。① 以準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率對(duì)柱試件進(jìn)行預(yù)壓，并在預(yù)壓過程中，觀察加載板與試件端部接觸是否緊密，如果有空隙可通過進(jìn)一步的打磨端面來校正。② 安裝引伸計(jì)時(shí)，盡量使引伸計(jì)距離試件兩端的距離相等，并盡量保持豎直。③ 試驗(yàn)結(jié)束后，觀察試件的破壞形態(tài)，看傳感器是否還粘結(jié)在試件表面，對(duì)剝落的傳感器，要注意其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2.3 抗壓強(qiáng)度

圖4為混凝土抗壓強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系圖，從圖中可以看出，隨著應(yīng)變率的增加混凝土抗壓強(qiáng)度有明顯的增加。以應(yīng)變率10－5/s時(shí)的強(qiáng)度為準(zhǔn)靜態(tài)抗壓強(qiáng)度，當(dāng)應(yīng)變率為 10－4/s、10－3/s、10－2/s時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度分別平均增加了 7.45%、19.51%、29.23%。

圖4 混凝土抗壓強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系Fig.4 Relationship of compressive strength and strain rate

圖5 彈性模量與應(yīng)變率的關(guān)系Fig.5 Relationship of elastic modulus and strain rate

圖6 峰值應(yīng)變與應(yīng)變率的關(guān)系Fig.6 Relationship of peak strain and strain rate

2.4 彈性模量

混凝土材料應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線起始點(diǎn)的切線彈性模量在試驗(yàn)中測(cè)試的難度比較大，并且由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性，難以精確測(cè)量。從圖2中可以看出混凝土在受壓初期處于彈性階段，應(yīng)力應(yīng)變曲線基本上為一直線。本文將30%峰值應(yīng)力處所對(duì)應(yīng)的割線彈性模量作為混凝土的彈性模量。則不同應(yīng)變率下的彈性模量計(jì)算結(jié)果見圖5，從圖中可以看出不同應(yīng)變率下混凝土彈性模量的變化不大。對(duì)于線彈性材料例如鋼材，它彈性模量的率敏感性就比較低。所以可以認(rèn)為混凝土材料彈性模量的變化來自于試件微裂縫的開展。進(jìn)而可以認(rèn)為初始彈性模量不會(huì)受到應(yīng)變率的影響，因?yàn)樵诩虞d的初始階段，即在應(yīng)力狀態(tài)比較低的情況下，微裂縫的開展非常的不明顯。

2.5 峰值應(yīng)變

混凝土的峰值應(yīng)變定義為受壓時(shí)峰值應(yīng)力處的應(yīng)變。就目前的研究而言，對(duì)混凝土峰值應(yīng)變與應(yīng)變率的關(guān)系也存在爭(zhēng)論。圖6給出了峰值應(yīng)變與應(yīng)變率的關(guān)系。混凝土的峰值應(yīng)變受應(yīng)變率的影響是非常明顯的。以應(yīng)變率為10－5/s時(shí)的峰值應(yīng)變?yōu)闇?zhǔn)靜態(tài)峰值應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)變率為 10－4/s、10－3/s、10－2/s時(shí)，混凝土的峰值應(yīng)變分別平均增加了 8.97%，25.84%，47.69%。

2.6 吸能能力

混凝土的吸能能力是研究混凝土產(chǎn)生裂縫以至發(fā)生破壞所吸收能量的物理量，反映了材料內(nèi)在力學(xué)性能的大小。本文將混凝土的吸能能力定義為到達(dá)峰值應(yīng)力時(shí)應(yīng)力－應(yīng)變曲線下面的包絡(luò)面積。從圖7中可以看出隨著應(yīng)變率的增加，混凝土的吸能能力也隨之增加，而且增加的幅度非常明顯。當(dāng)應(yīng)變率為10－2/s時(shí)，混凝土材料的吸能能力比準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變率下混凝土材料的吸能能力增長(zhǎng)了約一倍。從損傷的角度來講，材料的損傷破壞過程遵循著最小耗能原理，即破壞路徑是沿著薄弱的環(huán)節(jié)和部位。在試件承受動(dòng)力作用時(shí)，材料不能夠自主的選擇準(zhǔn)靜態(tài)工況下最薄弱部位作為破壞路徑，只能選擇與當(dāng)前應(yīng)變率相關(guān)的最小耗能過程進(jìn)行破壞，這樣就增加了材料的彈性變形能和塑性耗能。隨著應(yīng)變率的增大，材料的自主選擇能力減小，材料表現(xiàn)出更大的吸能能力。

圖7 應(yīng)變率與吸能能力的關(guān)系Fig.7 Relationship of energy absorption capacity and stain rate

2.7 破壞機(jī)理分析

圖8給出了柱試件在不同應(yīng)變率下的破壞形態(tài)。混凝土是脆性材料，其由三相介質(zhì)組成，粗骨料、水泥基質(zhì)、以及骨料與水泥基質(zhì)之間的交界層組成。養(yǎng)護(hù)完成后的混凝土柱在未受荷載前其內(nèi)部已經(jīng)存在大量的微裂縫，這一部分是自由水蒸發(fā)以后留下的微孔隙，還有一部分是溫度應(yīng)力等原因引起的微裂縫。這些微裂紋在承受載荷時(shí)，必定有一條或數(shù)條較大的裂紋優(yōu)先擴(kuò)展形成主裂紋。在準(zhǔn)靜態(tài)條件下，主裂紋有足夠的時(shí)間形成和擴(kuò)展，最終形成貫穿裂紋，在高應(yīng)變率加載條件下，主裂紋來不及擴(kuò)展，沖擊能量被試件中的微裂紋和弱界面吸收，形成多點(diǎn)微裂紋同時(shí)起裂。這些微裂紋使試件破壞時(shí)碎塊較小，表現(xiàn)出不同于靜態(tài)加載下的破壞模式。混凝土強(qiáng)度的增加主要是由于隨著應(yīng)變率的增加，混凝土在破壞時(shí)砂漿基體內(nèi)部微裂縫來不及充分?jǐn)U展，因而導(dǎo)致了混凝土骨料的破壞，應(yīng)變率越高，混凝土骨料破壞得越多，從而混凝土的強(qiáng)度就越高。試驗(yàn)現(xiàn)象也能明確地解釋這個(gè)結(jié)論:從破壞斷裂面上來看，發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變率的增加，斷裂面上破壞的骨料明顯增多。

圖8 試件破壞形態(tài)Fig.8 Fracture pattern

3 結(jié)論

本文通過混凝土柱的軸心動(dòng)態(tài)抗壓試驗(yàn)，在10－5/s～10－2/s應(yīng)變率范圍內(nèi)，系統(tǒng)研究了應(yīng)變率效應(yīng)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度、彈性模量、峰值應(yīng)變、吸能能力以及破壞機(jī)理的影響，定量評(píng)價(jià)了試驗(yàn)機(jī)剛度和慣性效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

(1)在不同應(yīng)變率的動(dòng)荷載作用下，混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)€與靜荷載下測(cè)得的全曲線在形狀上基本一致。以應(yīng)變率10－5/s時(shí)的強(qiáng)度為準(zhǔn)靜態(tài)抗壓強(qiáng)度，當(dāng)應(yīng)變率為 10－4/s、10－3/s、10－2/s時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度分別平均增加了 7.45%、19.51%、29.23%。

(2)不同應(yīng)變率下混凝土的彈性模量變化不大，峰值應(yīng)變具有一定的離散性，但總體的趨勢(shì)是增加的。

(3)隨著應(yīng)變率的增加，混凝土柱試件表現(xiàn)出更大的吸能能力，試件斷裂面上破壞的骨料明顯增多。

(4)混凝土試件采用不同的試驗(yàn)方法測(cè)定應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)€時(shí)，試件應(yīng)變率的變化規(guī)律是不同的，剛性元件的使用使試件應(yīng)變率的變化幅度變小，增加了試件應(yīng)變率的穩(wěn)定性。

(5)慣性效應(yīng)在10－2/s應(yīng)變率時(shí)，開始趨于明顯，但將壓力傳感器置于固定端，可以忽略慣性效應(yīng)對(duì)壓力傳感器測(cè)量值的影響。

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