混凝土剪切多軸加載試驗(yàn)技術(shù)研究與驗(yàn)證

余振鵬， 黃 僑， 李富榮， 謝興華， 屈 輝

(1.上海大學(xué) 土木工程系， 上海 200444； 2.東南大學(xué) 交通學(xué)院， 江蘇 南京 211102； 3.鹽城工學(xué)院 土木工程學(xué)院， 江蘇 鹽城 221051； 4.南京水利科學(xué)研究院 水工水力學(xué)研究所， 江蘇 南京 210029； 5.西安力創(chuàng)材料檢測技術(shù)有限公司， 陜西 西安 710068)

混凝土是目前建筑領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的材料，相關(guān)研究受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，包括混凝土配合比、耐久性、工作性能、力學(xué)性能以及新型混凝土材料研制應(yīng)用等方面，其中力學(xué)性能分析是混凝土重要研究方向之一[1]．

目前對于混凝土力學(xué)性能研究，一般著重于對混凝土單軸受壓和單軸受拉力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究和理論分析.近些年來，考慮實(shí)際工程應(yīng)用中混凝土基本處于多軸受力狀態(tài)，單軸受力方式已不能滿足實(shí)際工程應(yīng)用研究需求，已有較多研究對混凝土多軸受力性能進(jìn)行分析，如雙軸壓-壓、雙軸拉-壓和三軸拉-壓-壓等，多軸受力方式研究基本是受壓和受拉方式的多向組合[1-2]．根據(jù)多軸加載方式試驗(yàn)研究結(jié)果與理論分析，基于主應(yīng)力空間和八面體應(yīng)力空間提出了不同的破壞準(zhǔn)則方程來描述混凝土受力破壞規(guī)律，同時基于多種理論提出了相應(yīng)的混凝土本構(gòu)關(guān)系[2]．然而混凝土在工程應(yīng)用中的受力方式不僅有單軸受壓、單軸受拉以及拉壓2種基本受力方式的多軸組合，另外還可能受到剪切荷載和剪切多軸荷載作用，但后一種受力方式常常被忽略，研究的文獻(xiàn)也相對較少．傳統(tǒng)的混凝土受壓和受拉試驗(yàn)技術(shù)具有標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法，然而應(yīng)用不同剪切試驗(yàn)技術(shù)得到的混凝土剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果最大能相差2～3倍[1，3-4]．因此有必要對混凝土剪切多軸加載試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行研究．

本文主要對目前傳統(tǒng)混凝土剪切多軸加載試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行論述分析，探究傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)中存在的不足，根據(jù)傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)存在的不足，設(shè)計(jì)了一種新的試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備來滿足混凝土剪切多軸加載試驗(yàn)的要求，最后通過混凝土純剪和剪切多軸加載方式中的壓-剪多軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)對新試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證．

1 混凝土剪切試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀與不足

對于混凝土抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》給出了標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，并對混凝土尺寸、加載方式以及試件處理進(jìn)行了詳細(xì)說明．然而對混凝土剪切試驗(yàn)沒有規(guī)定相應(yīng)的技術(shù)方法．目前混凝土剪切試驗(yàn)技術(shù)主要包括以下4種：矩形短梁剪切試驗(yàn)技術(shù)、薄壁圓筒受扭試驗(yàn)技術(shù)、Z形柱剪切試驗(yàn)技術(shù)和真三軸剪切試驗(yàn)技術(shù)．

應(yīng)用矩形短梁實(shí)施混凝土剪切試驗(yàn)最早由M?rsch提出并實(shí)施[1]．通過在試件跨中的傳力受壓裝置來施加荷載作用，在矩形短梁兩端設(shè)置反力裝置，實(shí)現(xiàn)混凝土剪切加載．該試驗(yàn)技術(shù)的試驗(yàn)結(jié)果表明混凝土剪切強(qiáng)度τ為其立方體抗壓強(qiáng)度fcu的 11%～ 17%．

Bresler等[5]設(shè)計(jì)了一種薄壁圓筒，當(dāng)薄壁圓筒壁厚t遠(yuǎn)小于薄壁圓筒外徑D和高度h時，扭矩T作用在圓筒兩端，此時該受力方式接近于理想純剪受力方式．該試驗(yàn)技術(shù)假設(shè)純剪應(yīng)力沿薄壁均勻分布，可將最大扭矩T換算成剪切強(qiáng)度τ，試驗(yàn)結(jié)果表明混凝土剪切強(qiáng)度τ為其立方體抗壓強(qiáng)度fcu的8%．在扭矩的作用下，薄壁圓筒的破壞一般呈現(xiàn)1條螺旋式裂縫，同時與軸向形成約45°的夾角，且與主拉應(yīng)力方向基本垂直．該破壞形態(tài)與混凝土受拉破壞形態(tài)一致．通過該試驗(yàn)技術(shù)得到混凝土純剪受力狀態(tài)，表明混凝土的破壞主要由主拉應(yīng)力決定．

通過在Z形柱兩端施加荷載，在Z形缺口位置形成剪切面，同時為避免加載過程中兩端施加荷載的位置出現(xiàn)損壞，需在端部進(jìn)行配筋加強(qiáng)．Hofbeck等[6]根據(jù)該試驗(yàn)技術(shù)得出，混凝土剪切強(qiáng)度τ為其立方體抗壓強(qiáng)度fcu的12%．通過對Z形柱剪切試驗(yàn)進(jìn)行有限元分析，發(fā)現(xiàn)剪應(yīng)力分布相對較為均勻，水平方向正應(yīng)力與剪應(yīng)力為同一數(shù)量級，存在壓和拉的作用，但豎向正應(yīng)力比剪應(yīng)力高3～8倍，說明該試驗(yàn)技術(shù)中混凝土剪切面并非純剪破壞[1]．

利用真三軸設(shè)備對混凝土進(jìn)行剪切多軸試驗(yàn)研究，即利用豎向獨(dú)立液壓伺服系統(tǒng)對混凝土進(jìn)行豎向加壓，而改裝側(cè)向加載端為一對剪切加載面，該剪切加載面互相錯動形成剪切作用，由豎向加載裝置得到混凝土的壓應(yīng)力，由側(cè)向加載端相互錯動得到剪切荷載，通過該加載方式實(shí)現(xiàn)混凝土剪切多軸受力[4，7]．在純剪受力方式下混凝土剪切強(qiáng)度τ為其立方體抗壓強(qiáng)度fcu的12%～15%．該試驗(yàn)技術(shù)對于混凝土剪切多軸力學(xué)性能的研究較為方便，但對于混凝土純剪受力，得到的試驗(yàn)結(jié)果并不準(zhǔn)確．

綜上所述，矩形短梁剪切試驗(yàn)技術(shù)和薄壁圓筒受扭試驗(yàn)技術(shù)僅能實(shí)現(xiàn)混凝土純剪受力方式(純剪受力方式為剪切多軸加載的特殊工況，即側(cè)向應(yīng)力為零)，其中薄壁圓筒受扭試驗(yàn)技術(shù)為間接測量混凝土剪切試驗(yàn)技術(shù)，得到的是混凝土最大拉應(yīng)力.該試驗(yàn)技術(shù)存在一定的局限性，一般混凝土剪切試驗(yàn)結(jié)果表明混凝土剪切強(qiáng)度應(yīng)高于其抗拉強(qiáng)度[8]．Z形柱剪切試驗(yàn)技術(shù)和真三軸剪切試驗(yàn)技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)純剪加載方式，還能夠滿足混凝土壓-剪加載需求．應(yīng)用上述傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)較難得到混凝土剪切-位移全曲線，對于混凝土剪切多軸力學(xué)性能研究具有一定不足，不利于分析混凝土剪切全過程破壞機(jī)理．而混凝土拉-剪加載方式可通過設(shè)置反向加載裝置來實(shí)現(xiàn)，考慮全文篇幅，本文選擇壓-剪多軸加載方式進(jìn)行分析．

在混凝土力學(xué)性能研究中，破壞形態(tài)分析可從宏觀角度來研究，引用相關(guān)文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[9]中混凝土純剪受力方式和壓-剪多軸加載方式下的破壞形態(tài)，研究采用傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)實(shí)施混凝土剪切多軸試驗(yàn)存在的不足，并分析由不同試驗(yàn)技術(shù)得到的剪切強(qiáng)度相差2～3倍的原因．

文獻(xiàn)[7]中混凝土在受到剪切荷載作用后，平行于剪切方向的混凝土試件側(cè)向面裂縫呈斜線狀，同時混凝土剪切破壞斷面存在明顯斜坡，與實(shí)際工程中混凝土剪切破壞形態(tài)存在明顯差異．傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)中試件受彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)影響較為明顯，使得混凝土在剪切受力過程中存在附加扭轉(zhuǎn)和局部壓-剪(拉-剪)作用，最終導(dǎo)致混凝土試件不再受到純剪切作用，形成上述破壞形態(tài)．由于不同試驗(yàn)技術(shù)存在的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和彎曲效應(yīng)影響程度各不相同，導(dǎo)致了如文獻(xiàn)[1]所述不同試驗(yàn)技術(shù)下混凝土剪切強(qiáng)度相差2～3倍的情況．文獻(xiàn)[9]中混凝土壓-剪加載方式平行于剪切方向試件側(cè)向面裂縫，與純剪加載方式破壞形態(tài)相類似，混凝土壓-剪加載方式與純剪加載方式同樣受到彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的耦合影響．

基于混凝土拉壓基本受力方式組合的多軸受力試驗(yàn)技術(shù)，在實(shí)施該試驗(yàn)加載時通常需要對混凝土側(cè)向圍壓面施加減摩層，避免試驗(yàn)過程中圍壓面與試驗(yàn)機(jī)加載面存在的摩擦效應(yīng)對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響.如不對圍壓面進(jìn)行有效的減摩處理，最終會導(dǎo)致試驗(yàn)得到的混凝土主應(yīng)力值與實(shí)際值相差較大[1]．因此有必要采用合理的方式對混凝土剪切多軸圍壓面進(jìn)行相應(yīng)減摩處理[2]．圍壓面減摩處理一般采用3層聚乙烯塑料薄膜和機(jī)械黃油組合方式，也有采用鋼刷處理方式[2]．對于純剪加載方式，其圍壓面應(yīng)力為零，故不存在摩擦效應(yīng)．

旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和彎曲效應(yīng)存在的原因主要是由于混凝土試件在安裝時很難完全對中，當(dāng)剪切荷載施加過大時，混凝土試件安裝偏位產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)偏心荷載作用也隨之變大，最終導(dǎo)致剪切荷載存在一定的差異性．同時，在剪切加載過程中液壓加載頭和反力桿位置也存在對中的問題，將使混凝土在剪切過程中存在彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，影響試驗(yàn)結(jié)果的精度，另外若混凝土試件設(shè)計(jì)高度較高時，在剪切荷載作用下存在一定的彎曲效應(yīng)．針對加載過程中豎向荷載使混凝土圍壓面存在一定的摩擦效應(yīng)，最終使剪切荷載包含摩擦荷載值，借鑒拉壓多軸試驗(yàn)技術(shù)圍壓面摩擦處理方式，可考慮采用相同方式作減摩處理，或采用滾動摩擦方式控制圍壓面摩擦影響，以確保試驗(yàn)精度．

2 新型混凝土剪切多軸試驗(yàn)技術(shù)

根據(jù)上述旋轉(zhuǎn)效應(yīng)、彎曲效應(yīng)和摩擦效應(yīng)在混凝土剪切多軸加載狀態(tài)下存在的原因分析，處理旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和彎曲效應(yīng)的關(guān)鍵在于3個方面：(1)試件安裝位置對中的處理；(2)安裝和加載過程中，液壓加載頭、反力桿和試件不發(fā)生偏位；(3)試件尺寸的合理設(shè)計(jì)．本文設(shè)計(jì)的新型混凝土剪切多軸試驗(yàn)技術(shù)將混凝土試塊放置在剪力盒中，該剪力盒分為上剪力盒和下剪力盒，剪力盒具備極大的剛度，設(shè)計(jì)混凝土試件與剪力盒尺寸基本一致，試件與剪力盒緊貼，確保混凝土試件在安裝和受力過程中不會發(fā)生偏位，該剪力盒為封閉構(gòu)造，如圖1所示．

圖1 剪力盒模型Fig.1 Shear box model

試驗(yàn)時橫向剪切荷載通過橫向液壓加載頭完成施加，該加載頭和下剪力盒處于同一水平位置.通過反力架來固定液壓加載頭，用滾動滑槽來限制下剪力盒滑動方向，使其安裝和加載過程中不發(fā)生旋轉(zhuǎn)偏位．通過反力架來固定反力桿位置，上剪力盒與反力桿緊貼，以固定上剪力盒、反力桿和下剪力盒部分混凝土試件位置始終不發(fā)生變化．通過橫向液壓加載頭作用于下剪力盒，使下剪力盒在滑槽位置滑動，確保液壓加載頭和反力桿通過上下剪力盒始終作用在混凝土試件剪切面上．在試驗(yàn)過程中需要反復(fù)試驗(yàn)，盡可能使2個加載頭互相接近，直到試驗(yàn)數(shù)據(jù)變化不大為止．同時豎向圍壓荷載通過豎向液壓伺服系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，如圖2所示．

設(shè)計(jì)混凝土剪切多軸試驗(yàn)加載方式時，采用滾動珠對圍壓面進(jìn)行減摩處理，該種處理方式優(yōu)于采用聚乙烯薄膜與機(jī)械黃油組合處理方式.采用聚乙烯薄膜與機(jī)械黃油組合方式時，若機(jī)械黃油使用不足，則減摩效果較差；若機(jī)械黃油使用過多，則產(chǎn)生負(fù)摩擦作用，均會在一定程度上影響試驗(yàn)結(jié)果精度．圍壓面豎向加載滾動裝置，將其放置在上剪力盒中作為密封蓋，由此傳遞豎向圍壓作用．

混凝土試件截面的設(shè)計(jì)尺寸與剪力盒截面尺寸(210mm×210mm)基本相近，試件與上下剪力盒緊貼，試件設(shè)計(jì)高度應(yīng)低于試件截面邊長，使其高寬比小于1，且滿足試件在上下剪力盒占有高度為 100～ 150mm(剪力盒高度200mm).通過對混凝土試件進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，進(jìn)一步減輕在試件加載過程中發(fā)生的彎曲效應(yīng)．經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)研究，上下剪力盒占有高度比在1.0～1.5時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更為穩(wěn)定，受到的彎曲效應(yīng)影響更小．

3 試驗(yàn)技術(shù)驗(yàn)證

3.1 純剪受力試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)本文研制的設(shè)備和試驗(yàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)了3種強(qiáng)度(C30、C40和C50)的普通混凝土進(jìn)行單軸受壓和純剪試驗(yàn)研究，混凝土原材料和配合比與文獻(xiàn)[10]完全相同.試件均為邊長100mm的立方體，通過在剪力盒中設(shè)置限位鋼塊來確保剪力盒尺寸滿足試驗(yàn)設(shè)定要求，剪切加載速率為1mm/min，由加載過程中采集得到的荷載數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)來確定混凝土剪切強(qiáng)度和變形值．通過分析混凝土剪切破壞形態(tài)和剪切強(qiáng)度，驗(yàn)證本文新型試驗(yàn)技術(shù)的可行性．由于3種強(qiáng)度等級混凝土破壞形態(tài)相似，因此只選取C30混凝土破壞形態(tài)進(jìn)行分析， 圖3 為C30混凝土純剪破壞形態(tài)．

圖3 C30混凝土純剪破壞形態(tài)Fig.3 Pure shear failure mode of C30 concrete

用上下剪力盒對混凝土試件進(jìn)行固定，同時2個剪力盒之間完全貼緊，通過在上剪力盒與下剪力盒之間發(fā)生錯動來實(shí)現(xiàn)加載，最終試件發(fā)生純剪破壞，產(chǎn)生如圖3(a)所示與剪切加載方向垂直的混凝土試件面剪切裂縫，該破壞位置與預(yù)想位置完全一致，且十分平齊，滿足試驗(yàn)要求．圖3(b)中平行于剪切向的混凝土試件側(cè)向面剪切裂縫形成的主要原因，需從混凝土材料特性來分析：混凝土是一種多相復(fù)合型材料，主要由水泥、水、細(xì)骨料和粗骨料構(gòu)成，在混凝土受到上下剪力盒互相錯動的剪切荷載作用時，上下剪力盒接觸面位置產(chǎn)生了混凝土剪切初始裂縫．當(dāng)橫向剪切荷載逐步增大時，初始裂縫開始延伸發(fā)展，延伸位置從混凝土內(nèi)部砂漿與粗骨料界面最薄弱位置開始，同時在水泥砂漿裂縫頂端出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象．由于混凝土材料為非均質(zhì)復(fù)合型材料，該薄弱位置未必完全在上下剪力盒接觸面上，但基本在該接觸面位置上下浮動，最終混凝土平行于剪切向的裂縫沿著薄弱位置發(fā)展，產(chǎn)生如圖3(b)所示的破壞形態(tài)，平行于剪切向的裂縫斷裂面基本在一個平面上波動，與傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)剪切破壞形態(tài)呈斜線狀不同．將本文試驗(yàn)技術(shù)與文獻(xiàn)[7、9]中的傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)對比分析發(fā)現(xiàn)，采用本文試驗(yàn)技術(shù)所得到的混凝土純剪破壞形態(tài)受到的彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)影響可以忽略，滿足試驗(yàn)要求．

將根據(jù)該試驗(yàn)技術(shù)得到的混凝土抗剪強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度，與文獻(xiàn)[1]采用傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)得到的混凝土抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度進(jìn)行對比分析，得到如圖4所示混凝土抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系．

圖4 混凝土抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系Fig.4 Relationship between compressive strength and shear strength of concrete

由圖4可知，采用傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)得到的混凝土抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度關(guān)系對新試驗(yàn)技術(shù)混凝土抗剪強(qiáng)度值進(jìn)行預(yù)測時會相對保守，這是由傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)混凝土剪切試驗(yàn)過程中的彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)耦合作用所致．應(yīng)用本文試驗(yàn)技術(shù)得到的混凝土剪切強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對比分析4種傳統(tǒng)剪切加載試驗(yàn)技術(shù)所得到的剪切強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度關(guān)系精度，發(fā)現(xiàn)采用矩形短梁剪切試驗(yàn)技術(shù)和真三軸剪切試驗(yàn)技術(shù)所得到的混凝土剪切強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度關(guān)系方程精度相對較好，采用薄壁圓筒受扭試驗(yàn)技術(shù)和Z形柱剪切試驗(yàn)技術(shù)所得關(guān)系方程預(yù)測混凝土剪切強(qiáng)度時較為保守，其中薄壁圓筒受扭試驗(yàn)技術(shù)所得關(guān)系方程與新試驗(yàn)技術(shù)實(shí)測值相差最大，說明混凝土抗剪強(qiáng)度并不等于抗拉強(qiáng)度，符合相關(guān)文獻(xiàn)中混凝土抗剪強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度的研究結(jié)論[4，8]．

3.2 剪切多軸試驗(yàn)驗(yàn)證

選取混凝土壓-剪多軸加載方式，分析新試驗(yàn)技術(shù)過程中的彎曲效應(yīng)、旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和摩擦效應(yīng)的影響[3]．混凝土強(qiáng)度等級選取C30，原材料和配合比與純剪加載方式下所用C30混凝土相同，混凝土剪切面尺寸為205mm×205mm，試件高度為150mm，豎向壓力作用軸壓比(u)分別為0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%和9%，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同軸壓比下混凝土破壞形態(tài)基本相似，因此只選取軸壓比9%下混凝土壓-剪破壞形態(tài)作為分析圖例，如圖5所示．

圖5 軸壓比9%下C30混凝土壓-剪破壞形態(tài)Fig.5 Compression-shear failure modes of C30 concrete under axial compression ratio of 9%

由圖5可見，混凝土在壓-剪受力方式下的破壞形態(tài)與純剪受力方式下基本相同：垂直于剪切向的混凝土面裂縫完全平直，平行于剪切向的混凝土側(cè)面裂縫較為平直.從破壞形態(tài)分析，混凝土壓-剪受力方式受彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)影響可以忽略，能夠滿足試驗(yàn)需求．

為從定量角度研究混凝土壓-剪多軸加載方式下彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)對試驗(yàn)結(jié)果的影響，驗(yàn)證新試驗(yàn)技術(shù)的可行性，依據(jù)新試驗(yàn)技術(shù)得到混凝土壓-剪受力方式下的豎向位移時程曲線和剪切荷載-位移全曲線發(fā)展趨勢，如圖6所示．

圖6(a)、(b)為不同軸壓比下混凝土豎向位移時程曲線．由圖6(a)、(b)可見：在加載到剪切破壞荷載之前，試件豎向位移基本不會發(fā)生變化，豎向變形隨加載發(fā)展較為穩(wěn)定，說明試件在此階段的橫向加載沒有受到彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響；當(dāng)橫向剪切荷載達(dá)到剪切峰值荷載之后，豎向位移開始發(fā)生明顯變化，有逐步增大的趨勢.根據(jù)文獻(xiàn)[3]中對混凝土剪切破壞3個階段的分析，其豎向位移主要是加載過程中混凝土橫向發(fā)生剪切錯動，剪切面不平整所致.隨著剪切加載的進(jìn)展，混凝土橫向剪切位移逐步提高，豎向位移不斷增大．由所測豎向變形數(shù)據(jù)可知，混凝土在壓-剪荷載作用下受到的彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)基本可以忽略，能夠滿足試驗(yàn)要求(純剪工況下，豎向位移一直為零，故沒有測量)．同時通過本文新型試驗(yàn)技術(shù)可以得到混凝土剪切荷載-位移全曲線發(fā)展趨勢，如圖6(c)所示.由圖6(c)可見，混凝土剪切荷載-位移全曲線分為3個階段：上升階段(Ⅰ)，下降階段(Ⅱ)和穩(wěn)定階段(Ⅲ).通過對不同階段剪切荷載-位移曲線進(jìn)行分析來研究混凝土剪切力學(xué)性能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)不能獲取完整剪切荷載-位移全曲線的不足，對混凝土剪切力學(xué)性能的研究具有重要意義．

圖6 混凝土壓-剪多軸受力關(guān)系曲線Fig.6 Compression-shear multiaxial loading relation curve of concrete

4 結(jié)論

(1)根據(jù)對混凝土剪切多軸傳統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)論述分析得出，試驗(yàn)過程中彎曲效應(yīng)、旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和摩擦效應(yīng)是影響混凝土剪切試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，同時混凝土受剪破壞不能近似認(rèn)為受拉破壞，混凝土抗剪強(qiáng)度高于混凝土抗拉強(qiáng)度．

(2)通過設(shè)計(jì)剛度極大的剪力盒、固定滑槽位置、調(diào)整反力架對中設(shè)置以及設(shè)計(jì)合理試件尺寸，將混凝土剪切過程中產(chǎn)生的彎曲效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響控制在合理范圍之內(nèi)，同時應(yīng)用滾動珠對圍壓面摩擦作用進(jìn)行有效控制，使得混凝土剪切多軸試驗(yàn)?zāi)軌虻靡暂^好的開展．

(3)采用新型試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行純剪試驗(yàn)和壓-剪多軸力學(xué)性能試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У貙澢?yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)減小至合理范圍之內(nèi)，并使摩擦效應(yīng)得到控制，滿足混凝土剪切試驗(yàn)要求．同時根據(jù)新型試驗(yàn)技術(shù)可得到混凝土剪切-位移全曲線發(fā)展趨勢，對混凝土剪切力學(xué)性能研究具有重要意義．